快速反射镜结构分析与控制系统设计研究
本文关键词：快速反射镜结构分析与控制系统设计研究 出处：《中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所)》2017年硕士论文 论文类型：学位论文
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【摘要】：快速反射镜是光学系统中光源与接收器之间控制光束传播方向的一种精密光学仪器,是复合轴系统精跟踪部分的重要组成器件,被广泛应用在空间光通信、自适应光学以及天文望远镜中。在复合轴系统的精跟踪子系统中,快速反射镜需要在小范围内快速转动以实现对粗跟踪残差的抑制,这对快速反射镜控制系统的稳定性和快速响应提出了较高的要求。快速反射镜控制系统的控制方法通常采用PID控制,采用解析法设计快速反射镜的PID控制参量时,现有的设计方法大多集中关注在如何提高系统的闭环带宽等频域性能指标上,而根据时域性能指标来设计快速反射镜的控制参量的方法则较少。工程应用中的快速反射镜,结构刚度可能会随着工作过程的增长以及环境因素的影响而出现变化的情况,此时应该对控制系统的控制参量进行适当调整,以保证控制系统的快速响应和快速反射镜输出性能的稳定性。本课题针对以上问题,从理论分析、仿真和工程实验三个方面对快速反射镜控制系统控制参量的设计方法进行了研究,通过在系统中引入模糊控制,实现了对系统在结构刚度改变后控制系统输出性能的有效保障。全文主要内容如下:对现有的快速反射镜的产品和快速反射镜的控制技术进行了调研,对音圈电机驱动的柔性支承式快速反射镜的工作原理进行了介绍,在此基础上建立了快速反射镜传递函数模型,并对一款工程实验中的快速反射镜进行了系统辨识,结合对快速反射镜结构特性分析的结果,提出了一种改进根轨迹法对快速反射镜PID控制系统的控制参量进行设计,在完成PID控制参量设计的基础上,针对快速反射镜在工作过程中可能出现的结构刚度改变的问题,在系统中引入了模糊控制器,并对模糊控制器的结构、参数以及与PID控制器的连接做了完整设计,并在SIMULINK中做了仿真分析,结果证明了模糊控制可以有效提高系统结构刚度改变后控制系统的输出性能。搭建了快速反射镜的闭环测试平台,对快速反射镜系统的时域性能和频域性能进行了实验测试,进一步对理论分析结果加以验证,实验结果证明了本文理论分析的有效性和实用性。
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP273;TH74
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，本文编号：1330289
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