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采用柔性铰链的快速反射镜设计 被引量：42
1
作者 周子云 高云国 +1 位作者 邵帅 薛向尧 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期1547-1554,共8页
根据激光发射系统对快速反射镜发射方向精度的需求,提出了一种新型快速反射镜设计方案。该方案以柔性铰链为运动传递元件,采用直线音圈电机驱动,并用高精度光栅测微仪实现位置闭环控制。首先,介绍了反射镜工作原理及驱动方式,选择了系... 根据激光发射系统对快速反射镜发射方向精度的需求,提出了一种新型快速反射镜设计方案。该方案以柔性铰链为运动传递元件,采用直线音圈电机驱动,并用高精度光栅测微仪实现位置闭环控制。首先,介绍了反射镜工作原理及驱动方式,选择了系统的驱动元件和测角元件,并对柔性铰链结构进行设计。在研究其刚度特性的基础上,采用序列二次规划法优化了铰链关键尺寸。然后,建立了驱动组件的简化模型,并利用理论公式和有限元分析软件分别计算驱动组件的转角精度。最后,使用测角元件及自准直平行光管测量了快速反射镜的转角精度。实验结果表明:所设计的快速反射镜装置工作稳定、结构可靠,对发射光束的控制精度能达到0.95″,满足激光发射系统实时控制光束发射方向的精度要求。 展开更多
关键词 快速反射镜 音圈电机 柔性铰链 传动精度
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复合轴精密跟踪技术的应用与发展 被引量：40
2
作者 马佳光 唐涛 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2013年第1期218-227,共10页
复合轴是双通道控制的一种实现结构,可大幅度提高光电跟踪系统的跟踪精度和响应频率,在光电跟踪观测、激光通讯和光束稳定控制中有着广泛应用。在高精度跟踪控制领域,复合轴控制技术是实现微弧度角秒级甚至亚微弧度非常有效的手段。文... 复合轴是双通道控制的一种实现结构,可大幅度提高光电跟踪系统的跟踪精度和响应频率,在光电跟踪观测、激光通讯和光束稳定控制中有着广泛应用。在高精度跟踪控制领域,复合轴控制技术是实现微弧度角秒级甚至亚微弧度非常有效的手段。文中介绍了复合轴跟踪系统的基本原理和主要技术问题。在复合轴控制系统中,主轴、子轴的控制带宽匹配是实现复合轴控制技术的前提,子轴(快速反射镜)的精度是复合轴精度的制约。重点分析了复合轴跟踪系统近年的发展与技术进步,如多重复合轴、虚拟复合轴以及自适应光学和复合控制等技术在复合轴系统中的应用等。 展开更多
关键词 复合轴 二维关联控制 光电跟踪 亚微弧度 快速反射镜
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快速反射镜两轴柔性支承设计 被引量：39
3
作者 鲁亚飞 范大鹏 +2 位作者 范世珣 张智永 周擎坤 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第12期2574-2582,共9页
提出了基于集中柔度的柔性铰链单元的柔性支承结构,研究了这种柔性支承静动态特性的设计过程和设计方法。首先,从快速反射镜的工作机理出发,分析了系统对柔性支承的特性要求;然后,结合现有两种柔性支承结构的特点,提出基于集中柔度的柔... 提出了基于集中柔度的柔性铰链单元的柔性支承结构,研究了这种柔性支承静动态特性的设计过程和设计方法。首先,从快速反射镜的工作机理出发,分析了系统对柔性支承的特性要求;然后,结合现有两种柔性支承结构的特点,提出基于集中柔度的柔性铰链单元的柔性支承设计;在分析单个柔性铰链刚度特性的基础上,研究了两轴柔性支承的设计方法;最后,以通光口径为Φ90 mm、行程为±2 mrad、工作带宽为300 Hz的两轴快速反射镜为例,进行了两轴柔性支承的设计和特性计算。基于dSPACE半实物仿真系统建立了两轴柔性支承特性实验,对柔性支承的转动刚度进行测试,并对由设计的柔性支承组成的快速反射镜系统的控制性能进行分析。实验结果显示:设计的快速反射镜系统的一阶机械响应频率为78 Hz,闭环控制带宽为340 Hz,满足设计要求,表明基于集中柔度的柔性铰链单元的柔性支承可以满足行程若干mrad,工作带宽数百Hz的两轴快速反射镜的应用需求,且具有加工工艺性好,转动中心稳定等优点。 展开更多
关键词 快速反射镜 柔性支承 柔性铰链 特性设计
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抑制光束抖动的快速反射镜复合控制 被引量：34
4
作者 丁科 黄永梅 +1 位作者 马佳光 付承毓 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期1991-1998,共8页
提出了改进的抑制光束抖动的快速反射镜控制算法,用于提高卫星平台捕获跟瞄(ATP)系统的瞄准精度。根据自适应前馈控制和经典PID控制算法的特点,分析了两种算法复合控制的优势。探讨了现有直接复合控制算法中自适应算法不收敛的原因,并... 提出了改进的抑制光束抖动的快速反射镜控制算法,用于提高卫星平台捕获跟瞄(ATP)系统的瞄准精度。根据自适应前馈控制和经典PID控制算法的特点,分析了两种算法复合控制的优势。探讨了现有直接复合控制算法中自适应算法不收敛的原因,并依据解耦理论引入了解耦的复合控制算法,解决了现有直接复合算法不收敛的问题。最后,对经典PID控制,自适应前馈控制和解耦复合控制算法进行了实验比较。实验结果表明,在给定实验条件下,解耦复合控制算法的控制精度相对于经典PID反馈算法提高了近10倍;相对于自适应前馈算法提高了约3倍。结果显示,提出的解耦复合控制的算法结合了两种算法的优点,对抑制光束抖动更有效。 展开更多
关键词 激光通信 光束抖动 快速反射镜 反馈控制 自适应前馈控制 直接复合控制 解耦复合控制
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快速反射镜关键技术研究 被引量：32
5
作者 徐新行 杨洪波 +1 位作者 王兵 高云国 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2013年第10期1095-1103,共9页
快速反射镜(FSM)凭借其高精度、高分辨力、快响应等优点,被广泛应用于天文望远镜、自适应光学、复合轴精密跟踪等领域。尽管国内外关于FSM的研究较多,但少有对其关键技术的系统总结。首先,介绍了国内外FSM的发展现状和研究热点,分析了FS... 快速反射镜(FSM)凭借其高精度、高分辨力、快响应等优点,被广泛应用于天文望远镜、自适应光学、复合轴精密跟踪等领域。尽管国内外关于FSM的研究较多,但少有对其关键技术的系统总结。首先,介绍了国内外FSM的发展现状和研究热点,分析了FSM的主要性能指标与各组成部分之间的关系。在延用FSM传统按支撑结构不同分类方式的同时,首次提出了按功能用途不同的分类方式,并针对各类FSM的结构特点和功能用途等进行了深入探讨;然后,在明确FSM结构组成的基础上,系统阐述了FSM系统中支撑铰链、工作镜体、驱动元件、测量元件和控制系统等关键技术,首次提出将柔性铰链分为四周分散式、中心集中式及四周分散与中心集中相结合式的分类方式,并分别对驱动元件、测量元件的排布方式进行了对比分析。最后,通过对FSM系统各关键技术的归纳总结,提出了FSM向大口径、大角度、高精度、高响应和高承载等方向发展的趋势。 展开更多
关键词 快速反射镜 柔性铰链 刚性支撑 响应速度
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基于动力学模型的快速反射镜设计 被引量：30
6
作者 黑沫 鲁亚飞 +2 位作者 张智永 范大鹏 夏年中 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期53-61,共9页
为了实现快速反射镜系统(FSM)的性能预测和快速设计,建立了两轴FSM的动力学模型,并提出了基于该动力学模型的FSM设计方法。介绍了FSM的结构与工作原理,推导了FSM的理想动力学模型,分析了FSM的高阶谐振和轴间耦合,建立了二自由度FSM整体... 为了实现快速反射镜系统(FSM)的性能预测和快速设计,建立了两轴FSM的动力学模型,并提出了基于该动力学模型的FSM设计方法。介绍了FSM的结构与工作原理,推导了FSM的理想动力学模型,分析了FSM的高阶谐振和轴间耦合,建立了二自由度FSM整体模型。基于该模型,设计了某型FSM的主要参数,并进行了性能仿真。根据所设计的参数制作了FSM试验样机,测试了样机性能。试验结果表明:模型性能仿真结果与试验样机测试结果基本一致,系统带宽达到250Hz以上,调节时间小于15ms,超调量小于8%,定位精度优于20μrad。结果表明,设计的FSM样机性能满足指标要求,验证了该设计方法的有效性和正确性。 展开更多
关键词 快速反射镜 快速设计 激光束控制 动力学建模
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车载大口径刚性支撑式快速反射镜 被引量：28
7
作者 徐新行 高云国 +2 位作者 杨洪波 王兵 韩旭东 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期117-124,共8页
为了适应车载平台恶劣的工作环境,设计了一种大口径刚性支撑式快速反射镜。针对车载跟瞄转台对快速反射镜的应用需求选择音圈电机为驱动器,并分别设计了快速反射镜系统的平面反射镜、驱动器、支撑基座、测量元件和机械结构。然后,应用... 为了适应车载平台恶劣的工作环境,设计了一种大口径刚性支撑式快速反射镜。针对车载跟瞄转台对快速反射镜的应用需求选择音圈电机为驱动器,并分别设计了快速反射镜系统的平面反射镜、驱动器、支撑基座、测量元件和机械结构。然后,应用有限元分析方法,有效地实现了平面反射镜的轻量化及支撑基座的模态分析。快速反射镜通过球型铰链实现其运动部分与不动部分的连接,主要载荷通过铰链由支撑基座间接承载,从而有效地保障了大口径快速反射镜的承载能力和环境适应性。最后,组建了伺服控制系统,并对控制带宽和指向精度进行了测试。结果显示:所设计的车载大口径快速反射镜带宽达67Hz,方位指向精度为1.0″、俯仰指向精度为1.1″,表明控制系统稳定实用,满足车载平台的应用要求。 展开更多
关键词 快速反射镜 刚性支撑 控制带宽 指向精度
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FSM在高精度瞄准线稳定系统中的应用研究 被引量：24
8
作者 徐飞飞 纪明 +3 位作者 解静 牛静 高瑜 胥青青 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期9-13,共5页
快速反射镜(fast-steering mirrors,简称FSM)是一种精确控制光束方向的装置。提出用一种基于压电陶瓷驱动的FSM补偿稳瞄系统中粗级平台的残余误差的方法,可以提高系统稳定精度,同时对采用FSM的高精度稳瞄系统进行了仿真。仿真结果表明:... 快速反射镜(fast-steering mirrors,简称FSM)是一种精确控制光束方向的装置。提出用一种基于压电陶瓷驱动的FSM补偿稳瞄系统中粗级平台的残余误差的方法,可以提高系统稳定精度,同时对采用FSM的高精度稳瞄系统进行了仿真。仿真结果表明:粗级平台稳定误差为110μrad,通过FSM补偿后的系统稳定误差不大于8μrad,即采用该方法可将稳定精度提高一个数量级以上。 展开更多
关键词 瞄准线稳定 快速反射镜 整体稳定
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快速反射镜的误差自适应前馈复合控制 被引量：22
9
作者 丁科 黄永梅 +1 位作者 马佳光 付承毓 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第7期184-189,共6页
为了缓解各种宽带和窄带扰动引起的光束抖动,提高自由空间激光通信卫星平台捕获跟瞄(ATP)系统的瞄准精度,在传统的比例积分微分(PID)反馈算法基础上增加一套误差自适应前馈控制算法构成误差自适应前馈复合控制。误差自适应前馈复合控制... 为了缓解各种宽带和窄带扰动引起的光束抖动,提高自由空间激光通信卫星平台捕获跟瞄(ATP)系统的瞄准精度,在传统的比例积分微分(PID)反馈算法基础上增加一套误差自适应前馈控制算法构成误差自适应前馈复合控制。误差自适应前馈复合控制结合了PID反馈算法和自适应前馈算法的优点,能更好地抑制卫星终端精跟踪系统承受的扰动,而且具有不需要额外前馈传感器的优点,不增加系统硬件的复杂性和成本。在实验室搭建了快速反射镜实验系统对这种复合控制算法进行了实验,实验结果表明,误差自适应前馈复合控制算法相对于经典PID反馈算法精度提高了约5倍;相对于自适应前馈算法精度提高了约1倍。误差自适应前馈复合控制算法在不增加系统复杂性的同时能进一步缓解光束抖动,提高卫星平台ATP系统精度。 展开更多
关键词 光通信 误差自适应前馈复合控制 比例积分微分反馈控制 快速反射镜
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快速反射镜研究现状及未来发展 被引量：21
10
作者 王震 程雪岷 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期373-379,共7页
快速反射镜具有体积小、定位精度高、带宽高、响应速度快等优点,被广泛应用于激光通信、图像稳定系统、天文望远镜等光电系统中。为了对快速反射镜相关研究领域研究者提供一定便利,简要介绍了快速反射镜的工作原理,从多种角度介绍了快... 快速反射镜具有体积小、定位精度高、带宽高、响应速度快等优点,被广泛应用于激光通信、图像稳定系统、天文望远镜等光电系统中。为了对快速反射镜相关研究领域研究者提供一定便利,简要介绍了快速反射镜的工作原理,从多种角度介绍了快速反射镜的分类,并阐述了不同种类快速反射镜的技术特点及性能差异。从技术特点、性能指标、实际应用3方面介绍了多款国内外研究机构的快速反射镜产品。展望快速反射镜的几项关键技术,指出高闭环带宽、高控制精度和数字控制是快速反射镜的发展趋势。 展开更多
关键词 快速反射镜 支撑结构 结构设计 控制性能
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基于闭环特性的音圈电机驱动快速反射镜控制 被引量：15
11
作者 王强 陈科 傅承毓 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期9-11,18,共4页
建立了音圈电机驱动快速反射镜的控制回路模型,并利用该模型对实际对象的参数进行了辨识。设计调节器时从闭环特性入手,采用了基于理想闭环特性(最佳二阶特性)的逆向设计方法。该方法只需调整两个物理意义明确的控制参数阻尼系数和自然... 建立了音圈电机驱动快速反射镜的控制回路模型,并利用该模型对实际对象的参数进行了辨识。设计调节器时从闭环特性入手,采用了基于理想闭环特性(最佳二阶特性)的逆向设计方法。该方法只需调整两个物理意义明确的控制参数阻尼系数和自然频率,可以得到较好的实际效果,从而提高了调节器设计的简洁性与实用性。经试验与仿真验证,该方法效果明显,扰动抑制带宽能达到采样频率的1/6左右,闭环带宽达到采样频率的1/5。 展开更多
关键词 快速反射镜 闭环特性 音圈电机 系统辨识
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振动环境下的快速反射镜精跟踪系统 被引量：17
12
作者 邓耀初 贾建援 +1 位作者 陈贵敏 刘亚琴 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2008年第1期11-13,共3页
以快速反射镜和位置敏感探测器为主要功能模块设计了光束精跟踪系统,并在模拟振动扰动的环境中对系统性能进行了测试。实验结果证明了该系统可有效补偿由机械振动等引起的跟踪误差,验证了该方案的可行性。简要总结了该系统所需解决的主... 以快速反射镜和位置敏感探测器为主要功能模块设计了光束精跟踪系统,并在模拟振动扰动的环境中对系统性能进行了测试。实验结果证明了该系统可有效补偿由机械振动等引起的跟踪误差,验证了该方案的可行性。简要总结了该系统所需解决的主要问题,并提出了改进方案。 展开更多
关键词 快速反射镜 位置敏感探测器 精跟踪 恶劣环境
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激光发射系统快速反射镜的光线反射过程 被引量：18
13
作者 彭树萍 陈涛 +2 位作者 刘廷霞 姜润强 吉桐伯 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期378-386,共9页
为了精确控制光电跟踪复合轴系统的快速反射镜,研究了快速反射镜的反射过程。推导出了快速反射镜镜子转动角度和反射光线转动角度之间的关系,描述了快速反射镜系统的控制方法和软件实现。以推导出的快速反射镜镜子转动角度和反射光线转... 为了精确控制光电跟踪复合轴系统的快速反射镜,研究了快速反射镜的反射过程。推导出了快速反射镜镜子转动角度和反射光线转动角度之间的关系,描述了快速反射镜系统的控制方法和软件实现。以推导出的快速反射镜镜子转动角度和反射光线转动角度之间的关系为理论依据,建立了快速反射镜伺服控制系统,对快速反射镜系统进行了锁零实验和跟踪实验,并与母轴系统进行了对比。实验结果显示:快速反射镜在锁零时稳态精度小于1″,且响应快速;在跟踪时系统方位跟踪误差均方根为3.6″,俯仰跟踪误差均方根为8.7″,满足光电跟踪系统对跟踪速度和瞄准精度的要求。得到的结果表明,基于快速反射镜反射过程理论建立的快速反射镜伺服系统提高了激光发射系统的跟踪精度和响应速度。 展开更多
关键词 光电跟踪 激光发射系统 快速反射镜 光线反射 音圈电机
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压电陶瓷驱动快速反射镜双闭环控制 被引量：17
14
作者 王昱棠 张宇鹏 徐钰蕾 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第S1期68-72,共5页
基于压电陶瓷驱动器的快速反射镜可以实现高精度的视轴稳定,但压电陶瓷非线性特性会给系统定位过程带来较大的影响和误差。为提高压电陶瓷驱动器的控制精度和带宽,提出采用不基于模型的双闭环PID控制反馈方法,将压电陶瓷驱动器的非线性... 基于压电陶瓷驱动器的快速反射镜可以实现高精度的视轴稳定,但压电陶瓷非线性特性会给系统定位过程带来较大的影响和误差。为提高压电陶瓷驱动器的控制精度和带宽,提出采用不基于模型的双闭环PID控制反馈方法,将压电陶瓷驱动器的非线性看成一种扰动,构造内环PID改善其非线性性能,再将整个内环看成新的控制对象设计外环控制器,进一步减少控制误差,避免对压电陶瓷驱动器进行复杂的辨识和建模。实验结果表明:双环控制可以有效地提高压电陶瓷驱动器的控制精度和带宽。该方法结构简单、适应性强、便于工程实现。 展开更多
关键词 双环控制 PID 压电陶瓷驱动器 快速反射镜
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基于深度学习算法的坦克装甲目标自动检测与跟踪系统 被引量：17
15
作者 王全东 常天庆 +1 位作者 张雷 戴文君 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2018年第9期2143-2156,共14页
实现对目标的自动检测与跟踪是坦克火控系统未来发展的重要方向。首先采用迁移学习的方法将基于深度学习模型的Faster R-卷积神经网络(faster R-convolution neural network,Faster R-CNN)算法应用解决复杂背景下的坦克装甲目标检测问题... 实现对目标的自动检测与跟踪是坦克火控系统未来发展的重要方向。首先采用迁移学习的方法将基于深度学习模型的Faster R-卷积神经网络(faster R-convolution neural network,Faster R-CNN)算法应用解决复杂背景下的坦克装甲目标检测问题,与基于人工模型的传统算法相比达到了较高的检测精度。其次,针对坦克火控系统现有目标跟踪算法的不足,通过将Faster R-CNN算法与现有跟踪算法相结合,提出了复合式目标跟踪算法,实现了对坦克装甲目标的自动检测与稳定跟踪。最后,设计了一套目标自动检测与跟踪系统,采用动态扫描凝视成像技术实现了对大范围战场图像的快速、清晰获取,并对所提算法进行了实验测试。同时也指出了深度学习方法在应用于坦克火控系统时仍然存在的部分问题。 展开更多
关键词 目标检测与跟踪 卷积神经网络 坦克火控系统 相关跟踪算法 快速反射镜
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新型快速反射镜伺服系统设计 被引量：16
16
作者 彭树萍 于洪君 +2 位作者 王伟国 刘廷霞 周子云 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2014年第5期1610-1615,共6页
为了满足光电跟踪系统高精度跟踪的要求,针对一种新型内外框架式快速反射镜进行了详细的伺服系统设计。首先,对新型快速反射镜进行了数学建模,采用速度环与位置环相结合的双闭环控制方法,对位置校正环节和速度校正环节进行了参数设计。... 为了满足光电跟踪系统高精度跟踪的要求,针对一种新型内外框架式快速反射镜进行了详细的伺服系统设计。首先,对新型快速反射镜进行了数学建模,采用速度环与位置环相结合的双闭环控制方法,对位置校正环节和速度校正环节进行了参数设计。其次,以DSP为实现平台,详细阐述了快速反射镜伺服系统的硬件组成。再次,对快速反射镜伺服系统的工作模式和软件工作流程进行了详细说明。最后,为了验证快速反射镜伺服系统的性能,进行了锁零实验和跟踪实验。实验结果表明:快速反射镜锁零时响应快速且稳态误差小于0.3″,跟踪时跟踪误差均方根小于7″。新型快速反射镜伺服系统能够满足光电跟踪系统对快速反射镜的快速性和高精度要求。 展开更多
关键词 伺服系统 快速反射镜 跟踪精度 音圈电机
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压电驱动快速反射镜的自适应反演滑模控制 被引量：14
17
作者 田福庆 李克玉 +1 位作者 王珏 王洪剑 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期59-63,共5页
由压电驱动器驱动的快速反射镜(FSM)广泛应用于各种精密稳定跟踪系统,FSM的控制精度决定了系统的跟踪精度。但压电驱动器具有严重的迟滞非线性干扰,针对这一缺点,应用自适应径向基RBF神经网络对迟滞干扰进行非线性逼近,并在此基础上结... 由压电驱动器驱动的快速反射镜(FSM)广泛应用于各种精密稳定跟踪系统,FSM的控制精度决定了系统的跟踪精度。但压电驱动器具有严重的迟滞非线性干扰,针对这一缺点,应用自适应径向基RBF神经网络对迟滞干扰进行非线性逼近,并在此基础上结合滑模控制和反演法,设计了自适应反演滑模(ABSM)控制器。仿真实验表明,相对于滑模控制器,ABSM控制器的最大跟踪误差和均方根误差为分别降低了57.26%和52.53%,提高了FSM的控制精度。 展开更多
关键词 快速反射镜 压电驱动器 反演滑模控制 RBF神经网络
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快速反射镜在像移补偿中的应用 被引量：14
18
作者 王正玺 张葆 +1 位作者 李贤涛 张士涛 《中国光学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期95-105,共11页
本文提出了一种基于快速反射镜的像移补偿方法用于解决航空成像中的像移问题。首先通过计算航空相机在曝光时间内的像移速度证明了像移补偿的必要性;针对快速反射镜存在伺服模型不确定性的问题,设计了模型参考自适应控制器;最后通过实... 本文提出了一种基于快速反射镜的像移补偿方法用于解决航空成像中的像移问题。首先通过计算航空相机在曝光时间内的像移速度证明了像移补偿的必要性;针对快速反射镜存在伺服模型不确定性的问题,设计了模型参考自适应控制器;最后通过实验验证了该算法的性能,结果显示:采用本算法后,快速反射镜的阶跃响应稳定时间降低了50%以上,在振动情况下快速反射镜的稳定精度都可以达到10μrad,精度比传统控制方案提升10倍以上。最终的像移补偿成像实验成功验证了基于快速反射镜的像移补偿方案有较高的工程应用价值。 展开更多
关键词 快速反射镜 像移补偿 像移速度 模型参考自适应控制
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音圈快速反射镜的完全跟踪控制 被引量：14
19
作者 王福超 王昱棠 田大鹏 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期1997-2006,共10页
音圈电机驱动的快速反射镜在传统控制方法下具有严重的相位滞后,限制了其性能。针对这一问题提出了一种完全跟踪控制方法(Perfect Tracking Control,PTC)。首先,建立音圈快速反射镜系统离散状态空间模型,构建多速率采样系统,对长周期采... 音圈电机驱动的快速反射镜在传统控制方法下具有严重的相位滞后,限制了其性能。针对这一问题提出了一种完全跟踪控制方法(Perfect Tracking Control,PTC)。首先,建立音圈快速反射镜系统离散状态空间模型,构建多速率采样系统,对长周期采样控制环节设计完全跟踪控制器;然后,对短周期环节设计基于离散滑模变结构控制的内回路补偿控制器。新方法实现了音圈快速反射镜对指令的完全跟踪,并有效补偿了外部扰动、模型不确定性以及机械非线性等因素对系统性能的影响,保证了系统的鲁棒性。实验结果表明PTC控制实现了系统工作频带的扩展,与传统PID控制相比,系统的阶跃响应调节时间缩短50%,静态位置波动峰峰值减小50%;与基于干扰观测器和零相差跟踪控制器的方法相比,系统的位置稳态误差由1.5%减小到0.05%。采用新方法的音圈快速反射镜对幅值360″的正弦位置指令跟踪的双十带宽达到375 Hz,有效改善动态性能,拓展控制带宽。 展开更多
关键词 快速反射镜 音圈电机 完全跟踪控制 滑模变结构控制
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音圈致动快速反射镜的降阶自抗扰控制 被引量：13
20
作者 黄浦 杨秀丽 +2 位作者 修吉宏 李军 李友一 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期1365-1374,共10页
为改善航空光电载荷用音圈致动快速反射镜的控制性能,提出一种降阶自抗扰控制方法。首先,对快速反射镜(Fast Steering Mirror,FSM)模型进行了分析并获取了模型参数。根据自抗扰控制理论,设计了FSM的三阶通用自抗扰控制器。将电涡流传感... 为改善航空光电载荷用音圈致动快速反射镜的控制性能,提出一种降阶自抗扰控制方法。首先,对快速反射镜(Fast Steering Mirror,FSM)模型进行了分析并获取了模型参数。根据自抗扰控制理论,设计了FSM的三阶通用自抗扰控制器。将电涡流传感器的测量结果视为已知,提出降阶扩张状态观测器及其对应的自抗扰控制器设计方法。根据控制器带宽设计思想,推导了对于FSM这类二阶欠阻尼对象的控制律,并给出了加入扰动补偿量的控制律的具体实现形式。实验结果表明,降阶自抗扰控制能明显改善FSM的位置阶跃响应动态性能,能实现无超调与振荡的阶跃响应,稳态时间由11.7 ms提升至9.2 ms,同时能够降低FSM对位置斜坡输入跟踪的稳态误差,并改善其速度响应动态过程,像移补偿稳速时间由10.2 ms提升至7.8 ms,提升约24%。降阶自抗扰控制具有实现简单、运算量小的特点,能够明显提升FSM的动态性能。 展开更多
关键词 自抗扰控制 音圈致动 快速反射镜 降阶 带宽设计
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