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Battlefield dynamic scanning and staring imaging system based on fast steering mirror 被引量:4
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作者 CHANG Tianqing WANG Quandong +2 位作者 ZHANG Lei HAO Na DAI Wenjun 《Journal of Systems Engineering and Electronics》 SCIE EI CSCD 2019年第1期37-56,共20页
This paper presents the design of an experimental battlefield dynamic scanning and staring imaging system based on a fast steering mirror(FSM), which is capable of real-time monitoring of hot targets and wide-area rec... This paper presents the design of an experimental battlefield dynamic scanning and staring imaging system based on a fast steering mirror(FSM), which is capable of real-time monitoring of hot targets and wide-area reconnaissance of hot regions. First,the working principle and working sequence of the FSM are briefly analyzed. The mathematical model of the FSM system is built by modeling its dynamic and electrical properties, and the rationality of the model is validated by means of model identification. Second,the influence of external sources of disturbance such as the carrier and moment on the control precision of the FSM is effectively suppressed by the jointly controlling of proportional integral(PI)and disturbance observer(DOB), thus realizing a high precision and strong robustness control of the FSM system. Then, this paper designs an experimental prototype and introduces a special optical structure to enable the infrared camera to share the FSM with the visible light camera. Finally, the influence of the velocity difference between the mirror of the FSM and the rotating platform on the imaging quality of the system is experimentally analyzed by using the image sharpness evaluation method based on point sharpness. A good dynamic scanning and staring imaging result is achieved when the velocity of these two components correspond. 展开更多
关键词 fast steering mirror (fsm) dynamic scanning and staring backscanning compensation DISTURBANCE OBSERVER (DOB) point sharpness.
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Model-based design method of two-axis four-actuator fast steering mirror system 被引量:3
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作者 黑沫 张连超 +2 位作者 周擎坤 鲁亚飞 范大鹏 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2015年第1期150-158,共9页
This work was focused on the model-based design method of two-axis four-actuator(TAFA) fast steering mirror system(FSM), in order to improve the design efficiency. The structure and operation principle commonality of ... This work was focused on the model-based design method of two-axis four-actuator(TAFA) fast steering mirror system(FSM), in order to improve the design efficiency. The structure and operation principle commonality of normal TAFA FSM were investigated. Based on the structure and the commonality, the conditions of single-axis idea, high-frequency resonance and coupling were modeled gradually. Combining these models, a holonomic system model was established to reflect and predict the performance of TAFA FSM. A model-based design method was proposed based on the holonomic system model. The design flow and design concept of the method were described. In accordance with the method, a TAFA FSM was designed. Simulations and experiments of the FSM were done, and the results of them were compared. The compared results indicate that the holonomic system model can well reflect and predict the performance of TAFA FSM. The bandwidth of TAFA FSM is more than 250 Hz; adjust time is less than 15 ms;overshoot is less than 8%; position accuracy is better than 10 μrad; the FSM prototype can satisfy the requirements. 展开更多
关键词 fast steering mirror system model-based design dynamic modeling
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光电系统中的自归零复合轴稳瞄系统
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作者 刘小强 牛帅旭 +5 位作者 杨修林 王虎 杨永安 张蕙菁 柳井莉 赵子淳 《兵工学报》 北大核心 2025年第1期346-353,共8页
针对传统复合轴稳瞄系统子轴运动范围较小、易积分饱和导致系统失效的问题,提出自归零复合轴稳瞄系统。在剖析传统复合轴稳瞄系统子轴易积分饱和致系统失效原由的基础上,提出主轴据强度函数随动子轴的自归零复合轴稳瞄系统,通过直观展... 针对传统复合轴稳瞄系统子轴运动范围较小、易积分饱和导致系统失效的问题,提出自归零复合轴稳瞄系统。在剖析传统复合轴稳瞄系统子轴易积分饱和致系统失效原由的基础上,提出主轴据强度函数随动子轴的自归零复合轴稳瞄系统,通过直观展示、理论分析及数学仿真软件仿真其在避免子轴积分饱和及增强系统抗扰特性方面的可行性及优势,并搭建试验平台开展试验验证。测试结果表明,在低频段,自归零复合轴稳瞄系统可在保证子轴扰动抑制能力的同时,大幅度增强系统的主轴扰动抑制能力,使主轴误差维持在较小值,避免子轴限位饱和。由此表明自归零复合轴稳瞄系统的可行性,及其在避免子轴限位饱和、维持系统稳定性方面的优势。 展开更多
关键词 光电系统 稳瞄系统 复合轴 自归零 快速反射镜
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基于FPGA的快速反射镜自适应模糊增量式PID控制 被引量:1
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作者 杨星宇 吕勇 《激光技术》 北大核心 2025年第2期233-238,共6页
为了解决快速反射镜在传统比例-积分-微分(PID)控制下超调量大及稳定所需时间长的问题,引入自适应模糊算法优化控制器参数,提高控制性能。根据音圈电机快速反射镜的构成与工作原理,构建音圈电机快速反射镜的闭环控制模型,并针对模糊控... 为了解决快速反射镜在传统比例-积分-微分(PID)控制下超调量大及稳定所需时间长的问题,引入自适应模糊算法优化控制器参数,提高控制性能。根据音圈电机快速反射镜的构成与工作原理,构建音圈电机快速反射镜的闭环控制模型,并针对模糊控制器中的隶属度函数及论域进行优化;通过现场可编程门阵列实现自适应模糊增量PID控制器,并进行了仿真及实物测试。结果表明,自适应模糊增量式PID控制器能使整体闭环过程“零超调”、“零振荡”,同时相比于传统PID控制器,系统稳定所需的时间缩短了17.5%,系统带宽提高了16.7%。该方法可有效提高快反镜的控制效果,可应用于其它需要高精度控制的系统当中。 展开更多
关键词 光学器件 快速反射镜 模糊比例-积分-微分控制 现场可编程门阵列 音圈电机
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基于FSM的高精度光电复合轴跟踪系统研究 被引量:18
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作者 王红红 陈方斌 +1 位作者 寿少峻 宋晓明 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2010年第6期909-913,共5页
为解决大惯量光电跟踪器对高速机动目标的角秒级跟踪问题,设计了以快速控制反射镜作为精级,大惯量跟踪架作为粗级的双探测器型光电复合轴跟踪系统,并对快速控制反射镜和复合轴系统所涉及关键技术进行了分析。通过某模拟航路半实物跟踪... 为解决大惯量光电跟踪器对高速机动目标的角秒级跟踪问题,设计了以快速控制反射镜作为精级,大惯量跟踪架作为粗级的双探测器型光电复合轴跟踪系统,并对快速控制反射镜和复合轴系统所涉及关键技术进行了分析。通过某模拟航路半实物跟踪试验不超过70μrad的跟踪误差,验证了系统设计的有效性。 展开更多
关键词 快速控制反射镜 高精度 光电跟踪系统 粗精轴
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适用于FSM系统的菱形微位移放大机构设计 被引量:3
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作者 方楚 郭劲 +2 位作者 徐新行 姜振华 王挺峰 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2016年第10期162-168,共7页
为了增加压电陶瓷驱动快速反射镜的偏摆范围,对菱形微位移放大机构进行了研究设计。首先介绍了菱形结构的放大原理并利用变形能法分析了影响菱形结构性能的关键参数,然后建立了快速反射镜系统要求与菱形结构设计要求之间的联系,并根据... 为了增加压电陶瓷驱动快速反射镜的偏摆范围,对菱形微位移放大机构进行了研究设计。首先介绍了菱形结构的放大原理并利用变形能法分析了影响菱形结构性能的关键参数,然后建立了快速反射镜系统要求与菱形结构设计要求之间的联系,并根据自行设计的快速反射镜系统选择了菱形结构的关键参数,最后通过有限元仿真对菱形结构和快速反射镜系统进行了模态分析并对快速反射镜的偏摆范围进行了实验测试。仿真与实验结果表明,快速反射镜的偏摆范围大于6′,低阶谐振频率约为400 Hz,满足了快速反射镜的系统要求。文中研究得出,菱形结构的位移放大倍率与最大驱动力是此消彼长的两个性能,可以通过合理调整菱形长轴与菱形边夹角以及菱形边宽度使两个性能同时满足系统设计要求。 展开更多
关键词 快速反射镜 压电陶瓷 位移放大机构 菱形结构
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压电陶瓷驱动FSM三自由度柔性支撑设计 被引量:6
7
作者 方楚 郭劲 +1 位作者 徐新行 王挺峰 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2015年第10期2987-2994,共8页
为了有效吸收反射镜偏转造成驱动点的横向位置偏差,保护压电陶瓷驱动器,抑制反射镜在非工作方向上的自由度,提高系统谐振频率,设计了基于压电陶瓷驱动的快速反射镜三自由度柔性支撑。首先根据压电陶瓷驱动的快速反射镜对柔性支撑的设计... 为了有效吸收反射镜偏转造成驱动点的横向位置偏差,保护压电陶瓷驱动器,抑制反射镜在非工作方向上的自由度,提高系统谐振频率,设计了基于压电陶瓷驱动的快速反射镜三自由度柔性支撑。首先根据压电陶瓷驱动的快速反射镜对柔性支撑的设计要求确定了由支撑杆与支撑片组成的三自由度四周式柔性支撑方案,再利用压杆稳定性理论与变形能法对支撑杆与支撑片进行参数设计,最后利用workbench对设计结果进行分析。有限元分析结果表明,直径1 mm、长度8 mm的柔性支撑杆的应用可以使压电陶瓷的剪切位移减少86.7%,柔性支撑片的应用使反射镜一阶模态为轴向平移振动,谐振频率为360 Hz,二三阶模态为反射镜两轴偏摆振动,谐振频率为420 Hz,而高阶模态在1 000 Hz以上。三自由度柔性支撑可以有效防止压电陶瓷受到剪切破坏,提高快速反射镜结构谐振频率,有利于提高系统闭环带宽。 展开更多
关键词 快速反射镜 四周式柔性支撑 支撑杆 支撑片 压电陶瓷
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具有延迟特性的FSM系统中PI-PI控制器 被引量:4
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作者 唐涛 杨涛 +2 位作者 黄永梅 付承毓 郭海帆 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2013年第5期1-5,共5页
在利用CCD闭环的快速倾斜镜(FSM)控制系统中,延迟是控制性能最大的限制,严重制约了闭环性能和控制带宽。本文在PID控制器的基础上串联一个积分器,利用PI-PI控制器提高CCD闭环的FSM控制系统的性能。建立了一套详细的控制模型,给出了控制... 在利用CCD闭环的快速倾斜镜(FSM)控制系统中,延迟是控制性能最大的限制,严重制约了闭环性能和控制带宽。本文在PID控制器的基础上串联一个积分器,利用PI-PI控制器提高CCD闭环的FSM控制系统的性能。建立了一套详细的控制模型,给出了控制器参数整定的公式。理论和实验表明,采用PI-PI控制器的误差抑制带宽要窄一点,高频段抑制能力同积分控制器相当,但是对低频的误差抑制能力要强的多。 展开更多
关键词 CCD 时间延迟 PI-PI控制器 控制带宽 误差抑制 快速倾斜镜
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2维超大行程快反镜的分段非线性拟合标定
9
作者 李晓天 陈青山 +1 位作者 王艳林 刘力双 《激光技术》 北大核心 2025年第1期87-91,共5页
为了实现集高速扫描与精确指向功能于一体的2维超大行程快速反射镜(快反镜)的高重复定位精度与分辨率,采用分段标定方法,设计了2维超大行程快反镜角度标定系统;对多项式拟合法进行优化得到分段式非线性拟合法,并对标定模型进行了理论分... 为了实现集高速扫描与精确指向功能于一体的2维超大行程快速反射镜(快反镜)的高重复定位精度与分辨率,采用分段标定方法,设计了2维超大行程快反镜角度标定系统;对多项式拟合法进行优化得到分段式非线性拟合法,并对标定模型进行了理论分析和实验测试。结果表明,在±5°范围内,传统的多项式拟合法标定误差最高达1.7 mrad,而优化后的分段式非线性拟合法在±5°标定的拟合误差小于8.2μrad,x、y轴分辨率分别可达4.6μrad和5.6μrad,x、y轴重复定位精度分别为19.4μrad和9.6μrad。此研究对精确控制2维超大行程快反镜有重要的作用。 展开更多
关键词 光学器件 超大行程快反镜 分段非线性拟合 系统标定
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激光雷达快反镜扫描控制性能优化方法
10
作者 韩文 夏润秋 陈青山 《应用光学》 北大核心 2025年第4期750-757,共8页
远距离条件下激光雷达系统可以通过引入滤波器来提高快速反射镜(fast steering mirror,FSM,简称快反镜)的精度,但带来的延时问题会影响快反镜的控制性能。为了保持快反镜的响应速度并提高跟踪精度,提出了一种延时补偿线性二次型最优控... 远距离条件下激光雷达系统可以通过引入滤波器来提高快速反射镜(fast steering mirror,FSM,简称快反镜)的精度,但带来的延时问题会影响快反镜的控制性能。为了保持快反镜的响应速度并提高跟踪精度,提出了一种延时补偿线性二次型最优控制方法。该方法基于快反镜的动力学和电学模型构建了离散状态空间模型,通过引入近似一阶惯性环节的预估补偿器,结合状态反馈器和二次型性能指标进行最优控制。实验结果显示,与比例-积分-微分(proportion integr-ationdifferentiation,PID)控制相比,延时补偿线性二次型最优控制方法的阶跃时间提高了61.83%,X轴方向的跟踪精度提高了50.92%,Y轴方向的跟踪精度提高了29.98%,可以使扫描成像系统得到更加准确、可靠的观测数据。 展开更多
关键词 激光雷达 快速反射镜 预估补偿 线性二次型控制
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小型磁阻式快速反射镜研究
11
作者 胡子鹏 刘力双 刘鑫 《激光技术》 北大核心 2025年第1期14-20,共7页
为了满足约束空间下的15 mm口径快速反射镜需求,对磁阻式电磁驱动进行了理论分析和建模仿真,分析了电磁驱动中线圈、永磁体参数、气隙,磁芯及导磁体等参数对驱动力矩的影响;根据仿真优化结果设计了快速反射镜样机,并进行了实验测试。结... 为了满足约束空间下的15 mm口径快速反射镜需求,对磁阻式电磁驱动进行了理论分析和建模仿真,分析了电磁驱动中线圈、永磁体参数、气隙,磁芯及导磁体等参数对驱动力矩的影响;根据仿真优化结果设计了快速反射镜样机,并进行了实验测试。结果表明,快速反射镜外形尺寸为24.0 mm×33.5 mm,转角范围为2维±1°,工作带宽大于350 Hz,主体重量79 g,口径15.0 mm,平均功耗7.36 W;快速反射镜样机体积小、重量轻、转角范围大,可应用于约束空间下的光束指向。此研究结果有助于推广小型磁阻式快速反射镜在空间或负载重量约束较高的场合进行应用。 展开更多
关键词 光学器件 快速反射镜 有限元分析 磁阻式电磁驱动
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大旋转角两轴磁阻式快速反射镜驱动特性研究
12
作者 张青莲 顾雯雯 明奎 《机床与液压》 北大核心 2025年第7期190-194,220,共6页
为满足高精度光学应用对大偏转角和结构紧凑的两轴式快速反射镜的需求,系统研究了磁阻式快速反射镜的驱动系统,涵盖理论分析、仿真计算和实物实验3个方面。对磁阻式快速反射镜的驱动机制展开分析,通过建立数学模型,深入探究反射镜偏转... 为满足高精度光学应用对大偏转角和结构紧凑的两轴式快速反射镜的需求,系统研究了磁阻式快速反射镜的驱动系统,涵盖理论分析、仿真计算和实物实验3个方面。对磁阻式快速反射镜的驱动机制展开分析,通过建立数学模型,深入探究反射镜偏转角度与线圈两侧所施加电压之间的定量关系,为后续设计与优化提供理论基础。利用有限元软件COMSOL进行仿真计算,研究永磁体高度、直径、线圈匝数及永磁体和线圈之间的工作间隙等关键设计参数对快反镜驱动系统的影响,并得到驱动系统最佳参数。基于理论分析和仿真结果制作了快速反射镜样机,并搭建测试平台进行实验验证。结果表明:所制备的快反镜在X、Y轴方向分别产生±70 mrad的偏转角,稳定时间分别为0.13、0.11 s,满足高精度光学系统对大偏转角的要求,同时具备结构紧凑的优点。 展开更多
关键词 大偏转角 快速反射镜 有限元分析 磁阻式
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快速反射镜恒偏差故障观测器设计
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作者 李智斌 潘嘉男 +1 位作者 孙崇尚 吴佳彬 《中国光学(中英文)》 北大核心 2025年第1期121-133,共13页
快速反射镜的工作环境一般比较恶劣,容易受到振动冲击、温度变化等影响,导致故障。本文针对最为普遍的恒偏差故障,提出了一种基于线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI)的故障观测器设计方法,旨在提高故障检测的可靠性,增强快... 快速反射镜的工作环境一般比较恶劣,容易受到振动冲击、温度变化等影响,导致故障。本文针对最为普遍的恒偏差故障,提出了一种基于线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI)的故障观测器设计方法,旨在提高故障检测的可靠性,增强快速反射镜的稳定性以及抗干扰能力。首先,采用基于汉克尔(Hankel)矩阵的模型辨识方法得到了考虑耦合效应的两轴快速反射镜模型。然后,建立了快速反射镜系统的故障模型,采用基于LMI的方法对快速反射镜的故障观测器进行设计。最后,通过仿真与实验对该方法进行验证。结果表明,当快速反射镜的两轴发生执行器和传感器恒偏差故障时,基于黎卡提(Riccati)方程的故障观测器只能检测出其中一个轴的故障,基于LMI的故障观测器对X轴能在故障发生后0.1 s内检测出故障,对Y轴能在故障发生后0.06 s内检测出故障。上述结果表明本文设计的LMI故障观测器能够更加准确地实现对快速反射镜的故障检测。 展开更多
关键词 快速反射镜 恒偏差故障 模型辨识 线性矩阵不等式 故障观测器
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压电驱动FSM的动态性能分析 被引量:6
14
作者 周辉 杨明冬 +1 位作者 贾建军 王建宇 《科学技术与工程》 北大核心 2013年第18期5168-5171,共4页
快速倾斜镜(FSM)常用作光束控制的执行装置,很多场合都要求其具有优秀的动态性能。利用有限元分析法和动态模型方法对某FSM的动态性能进行了分析。对设计制造的FSM实物实施了动态性能测试,分析和验证了频率特性曲线中所表现的非线性和... 快速倾斜镜(FSM)常用作光束控制的执行装置,很多场合都要求其具有优秀的动态性能。利用有限元分析法和动态模型方法对某FSM的动态性能进行了分析。对设计制造的FSM实物实施了动态性能测试,分析和验证了频率特性曲线中所表现的非线性和机械谐振特性,发现加固层和结构摩擦作用下激发出的压电堆叠弯曲模态也是FSM动态性能的制约因素。 展开更多
关键词 快速倾斜镜 压电堆叠 频率特性 动态模型 有限元分析
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基于FSM的Z型薄片式柔性结构力学性能分析 被引量:4
15
作者 张超 于洵 +1 位作者 马群 陶禹 《红外技术》 CSCD 北大核心 2019年第2期157-162,共6页
为了补偿光学成像系统在成像过程中受自身重量、振动以及温度变化等因素引起的相位误差,设计了一种Z型薄片式柔性支撑结构用于反射镜相位补偿。建立了Z型薄片的力学模型,推导了多组柔性薄片模型下的反射镜系统平移刚度和偏转刚度表达式... 为了补偿光学成像系统在成像过程中受自身重量、振动以及温度变化等因素引起的相位误差,设计了一种Z型薄片式柔性支撑结构用于反射镜相位补偿。建立了Z型薄片的力学模型,推导了多组柔性薄片模型下的反射镜系统平移刚度和偏转刚度表达式,根据刚度方程分析了薄片厚度及倾角对柔性支撑结构的力学影响。最后,通过有限元分析对理论模型进行了仿真验证。针对100 mm口径铝材反射镜仿真结果表明,理论推导值与仿真结果相对误差小于8%,说明了所建力学模型与刚度方程的高准确性,为柔性支撑结构的设计、力学分析以及参数优化提供了理论指导。 展开更多
关键词 相位补偿 快速反射镜 柔性支撑 刚度分析 有限元分析
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空间天文望远镜自适应精密稳像闭环控制 被引量:2
16
作者 张泉 魏传新 +5 位作者 高源蓬 朱雨霁 李清灵 房陈岩 周显宜 尹达一 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1153-1163,共11页
针对空间天文望远镜低频段视轴扰动补偿问题,提出了一种基于主动光学技术的自适应精密稳像闭环控制方法。该方法以精细导星仪(Fine Guide Sensor,FGS)为高精度视轴扰动检测器,以四点支撑压电驱动大口径快摆镜机构(Fast Steering Mirror,... 针对空间天文望远镜低频段视轴扰动补偿问题,提出了一种基于主动光学技术的自适应精密稳像闭环控制方法。该方法以精细导星仪(Fine Guide Sensor,FGS)为高精度视轴扰动检测器,以四点支撑压电驱动大口径快摆镜机构(Fast Steering Mirror,FSM)为视轴扰动补偿器。首先,采用位置式PID控制器串联积分环节进行精密稳像闭环控制,得到补偿FGS检测出的二维视轴扰动所需FSM的二维摆动角度,进而根据驱动结构转换为每个支撑点的压电陶瓷执行器(Piezoelectric actuators,PZT)的伸缩量。然后,利用基于广义Bouc-Wen逆模型的压电动态迟滞前馈补偿方法进行高精度的压电陶瓷执行器定位控制。最后,根据有监督的Hebb学习规则,利用具有自学习和自适应能力单神经元对PID控制器参数进行调整,从而得到最优控制器参数。实验结果表明,所提控制方法能够有效地补偿空间天文望远镜的视轴偏差,可以将精细导星仪X方向和Y方向的星点质心位置偏差功率谱密度在0~6 Hz频段内积分值分别抑制了98.54%和98.62%。 展开更多
关键词 空间天文望远镜 精密稳像 精细导星仪 大口径快摆镜机构 迟滞补偿 单神经元自适应PID控制
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快速反射镜双线性插值标定技术 被引量:2
17
作者 王宇先 刘力双 +1 位作者 陈青山 刘洋 《激光杂志》 CAS 北大核心 2024年第1期54-58,共5页
为满足光电系统中对快速反射镜高指向精度的需求,对基于电涡流传感器测量的快速反射镜二维角度标定技术进行研究。分析了利用电涡流传感器进行二维角度测量的工作原理,设计了快速反射镜角度标定系统。对多项式拟合、双线性插值两种标定... 为满足光电系统中对快速反射镜高指向精度的需求,对基于电涡流传感器测量的快速反射镜二维角度标定技术进行研究。分析了利用电涡流传感器进行二维角度测量的工作原理,设计了快速反射镜角度标定系统。对多项式拟合、双线性插值两种标定模型进行了理论分析和实验测试。结果表明,在±1000″角度范围内,双线性插值法标定的误差在2″以内,比传统的多项式拟合法标定精度高。标定精度的提高对实现快速反射镜高精度指向具有十分重要意义。 展开更多
关键词 快速反射镜 系统标定 双线性插值 电涡流传感器
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激光通信快速反射镜系统辨识与平衡截断 被引量:3
18
作者 张建强 孙崇尚 +2 位作者 吴佳彬 李智斌 周克敏 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期2315-2324,共10页
音圈电机快速反射镜是激光通信精跟踪的执行机构,其柔性结构与双轴耦合特性会导致系统谐振模态增多、模型阶次高等复杂控制问题,基于递推最小二乘等传统辨识方法建立精确模型是十分困难的,难以满足高精度控制器的设计要求.对于该问题,... 音圈电机快速反射镜是激光通信精跟踪的执行机构,其柔性结构与双轴耦合特性会导致系统谐振模态增多、模型阶次高等复杂控制问题,基于递推最小二乘等传统辨识方法建立精确模型是十分困难的,难以满足高精度控制器的设计要求.对于该问题,本文提出了基于Hankel矩阵模型解算与平衡截断建立高精度模型的方法.首先,根据系统激励序列与响应序列建立Hankel矩阵,其奇异值分解确定模型阶次,可观、可控矩阵解算确定模型参数;其次,建立系统的平衡实现,并基于平衡截断原理完成模型降阶.本文从频率特性角度评价了系统模型的辨识精度,结果表明,相比于经典的模型辨识方法,本文建立的系统模型阶次更低且辨识精度更高,充分满足现代理论高性能控制系统的设计与应用要求. 展开更多
关键词 激光通信 音圈电机快速反射镜 系统辨识 平衡截断
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跟踪成像复合轴光学系统设计 被引量:1
19
作者 许彤裕 李旭阳 +4 位作者 任志广 魏锦洋 陆志贤 边立国 姚凯中 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期192-202,共11页
空间望远镜的部件振动与相对运动会导致像移,为抑制振动引起的像移,可在光路中加入快速反射镜对像移进行抑制(二级稳像),然而快反镜较小的通光口径与稳像时造成的像旋限制了应用范围。为此,围绕以快反镜实现二级稳像的同轴共光路跟踪成... 空间望远镜的部件振动与相对运动会导致像移,为抑制振动引起的像移,可在光路中加入快速反射镜对像移进行抑制(二级稳像),然而快反镜较小的通光口径与稳像时造成的像旋限制了应用范围。为此,围绕以快反镜实现二级稳像的同轴共光路跟踪成像复合轴光学系统,分析对比反射式与折反式两种同轴无焦系统各自的特点,选择可实现较大扩束比的折反式无焦系统作为复合轴光学系统的前组,以满足光路中快反镜小通光口径的要求。根据像移补偿与像旋产生的机理构建数学模型,使用MATLAB分析仿真快反镜补偿线性像移时,探测器不同位置上像旋对调制传递函数的影响,并根据后组焦距与边缘视场调制传递函数的关系图,选择合适的后组焦距将像旋对调制传递函数的影响降低在合理范围。设计出焦距为9200 mm、快反镜通光口径小于30 mm的复合轴光学系统,并将像旋造成的调制传递函数下降控制在10%内。 展开更多
关键词 光学设计 快速反射镜 无焦系统 复合轴 大孔径
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快速反射镜的复合快速非奇异终端滑模控制 被引量:1
20
作者 李智斌 李亮 张建强 《中国光学(中英文)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期959-970,共12页
为进一步提升激光通信精跟踪系统的控制性能,本文对音圈电机驱动的快速反射镜(Fast Steering Mirror,FSM)控制方法进行了研究。针对FSM中存在的强轴间耦合与外部扰动问题,提出了融合前馈解耦补偿与固定时间扩张状态观测器的复合快速非... 为进一步提升激光通信精跟踪系统的控制性能,本文对音圈电机驱动的快速反射镜(Fast Steering Mirror,FSM)控制方法进行了研究。针对FSM中存在的强轴间耦合与外部扰动问题,提出了融合前馈解耦补偿与固定时间扩张状态观测器的复合快速非奇异终端滑模控制策略。首先,采用系统辨识方法建立FSM的双输入双输出耦合传递函数矩阵模型,并设计前馈解耦补偿器补偿耦合分量,以实现X轴和Y轴之间的运动解耦。其次,针对解耦后的各单轴模型,设计固定时间扩张状态观测器,同时实现对角速度和外部干扰的固定时间估计。随后,构建快速非奇异终端滑模面,并在控制律设计中采用指数幂函数取代符号函数,以提高系统收敛速度并抑制控制抖振,基于Lyapunov方法验证所提控制系统的稳定性,并证明跟踪误差在有限时间内收敛。最后,通过对比实验验证了提出的复合控制策略的有效性。实验结果表明,FSM在100 Hz强扰动存在的情况下,跟踪60 Hz和120 Hz圆形轨迹,其轨迹跟踪误差的平均绝对值分别为0.0036°和0.0131°,系统能够保持良好的跟踪性能,说明所提复合控制策略是有效的,满足激光通信FSM对于高精度和强抗扰等要求。 展开更多
关键词 激光通信 快速反射镜 前馈解耦 扩张状态观测器 终端滑模
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