大口径压电快摆镜机构迟滞非线性补偿与控制

论文摘要

为了提高空间天文望远镜精密稳像系统中大口径压电快摆镜机构（Fast Steering Mirror,FSM）的控制精度,采用迟滞前馈补偿和最优PID控制算法相结合的复合控制策略。针对基于广义Play算子的Prandtl-Ishlinskii （PI）模型可逆性受约束条件限制以及求逆过程中模型参数估计误差累加的问题,提出了一种基于广义Stop算子的PI逆模型进行压电执行器（Piezoelectric Actuator, PZT）迟滞补偿。针对逆迟滞模型的不确定性和直接前馈控制抗干扰能力差的问题,在控制系统中加入最优PID闭环控制器。采用自适应差分进化算法（Adaptive Differential Evolution, ADE）对迟滞逆模型参数和PID控制器参数进行寻优并引入混沌搜索机制来提高ADE算法的性能。实验结果表明:与传统PI模型解析求逆方法相比,基于广义Stop算子的PI逆模型能够更好描述逆迟滞曲线,拟合频率为1 Hz的迟滞曲线,拟合精度提高78.04%;实时跟踪频率分别为1、10、20 Hz的大口径快摆机构目标摆动位移,复合控制策略的跟踪精度相比于直接前馈控制分别提高了38.56%,22.92%和13.5%。

论文目录

• 0 引言
• 1 大口径压电快摆镜机构及其复合控制
•   1.1 大口径压电快摆镜机构
•   1.2 复合控制算法实现
• 2 改进的广义PI逆模型及参数辨识
•   2.1 基于广义Play算子的PI模型及其逆模型
•   2.2 基于广义Stop算子的PI逆模型
•   2.3 自适应差分进化算法
•   2.4 混沌自适应差分进化算法
• 3 实验结果分析
•   3.1 实验系统搭建
•   3.2 算法比较分析
• 4 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 张泉,尹达一,魏传新

关键词: 大口径压电快摆镜,迟滞补偿,广义算子,自适应差分进化算法,混沌搜索,复合控制

来源: 红外与激光工程 2019年02期

年度: 2019

分类: 信息科技,基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 天文学,仪器仪表工业

单位: 中国科学院红外探测与成像技术重点实验室,中国科学院大学,中国科学院上海技术物理研究所

基金: 国家自然科学基金(40776100)

分类号: TH751

页码: 178-185

总页数: 8

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