望远镜中扰动抑制的Youla控制器优化设计

发布时间：2021-03-24 00:20

　　在微弧度级的大型望远镜中,抑制振动已经成为一项非常关键的技术。在微弧度级的大型望远镜中,抑制振动已经成为一项非常关键的技术。经典的反馈控制方法由于图像传感器本身具有采样频率低、积分时间长的特点使得控制回路的带宽受限的原因不能很好地抑制回路中的扰动,尤其是存在范围广、能量较大的宽带扰动。本文基于优化的力设计理念提出一种扰动抑制的Youla控制器优化设计方法来提高系统的宽带扰动抑制能力。在可以获取到宽带扰动频率的情况下,该方法通过设计合适的Q滤波器去适应宽带扰动,从而达到抑制扰动的目的。仿真及实验结果表明,相对于传统的比例-积分控制方法,该方法极大地提高了系统的宽带扰动抑制能力,增强了系统的闭环性能。此外,由于此方法模型依赖程度低、易于实现,故可以推广到许多工程实际中。 

【文章来源】：光电工程. 2020,47(09)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

经典的控制结构图

易知0<N<1，当N为定值时，Δw会受到ζ、η两个可调参数的影响。当控制系统中存在扰动时，调节参数ζ、η使滤波器的宽度可以适应扰动的宽度，当陷波滤波器的宽度在增加的同时，N=K(jw)就会有更多地向0靠近，由于Q(jw)=1-K(jw),Q(jw)就会更多地向1靠近，也就是说Q(jw)的带宽会显著增加。这种趋势很容易使式(6)不成立，给系统的稳定性带来挑战。因此，仅用一个带宽适宜的带阻滤波器抑制宽带扰动是不合理的，于是本研究利用多个中心频率点接近的抑制窄带扰动的滤波器去抑制宽带扰动，该种滤波器m Q(jw)可以表示为其中m为抑制窄带扰动的滤波器的个数，由式(10)可知：

根据该宽带扰动的频谱图，我们将宽带扰动视为扰动中心频率为6.5 Hz以及8.5 Hz的两个窄带扰动，针对这两个窄带扰动设计式(12)、式(13)所示的两个陷波滤波器，同时作用抑制系统中存在的宽带扰动。由上述分析容易得到Q滤波器的表达式：


本文编号：3096683