精密跟踪系统非线性建模控制与验证系统研发

发布时间：2024-04-20 06:48

　　随着科学技术的发展,各工程领域对精度的要求越来越高,精密跟踪系统的性能成为研究的重点之一。本文以快速反射镜(FSM)为研究载体,首先采用理论推导的方法建立了被控对象带有非线性环节的白盒模型。对于理论模型与实际对象之间存在的差异,设计多个实验方案,获取了被控对象的实测频率特性曲线及不同信号下的响应曲线,作为模型校正的依据。采用系统辨识的方法,根据频率特性曲线校正理论模型的线性部分,根据响应曲线提取非线性参数的实测值,与理论值相互验证。同时根据实验数据采用两种方法得到了相同的噪声模型。最终建立了被控对象带有噪声的本质非线性白盒模型。又根据被控对象实测频率特性曲线,采用人工拟合的方法得到了由典型环节组成的传递函数黑盒模型。两个模型在控制设计中各有优势,可以灵活选用。采用超前校正、滞后校正、陷波控制等多种控制策略及其组合,进行闭环控制系统的设计。针对FSM中普遍存在的谐振问题,采用两种控制方案,最终得到的闭环系统带宽均能满足设计期望指标的500Hz,甚至远超出500Hz。分析比对了同一控制器下,线性系统与非线性系统的性能差异,得出了控制限大于物理极限,非线性是制约系统性能的关键因素的结论。具体...

【文章页数】：126 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1复合轴系统原理结构图

其结构原理图如图1.1所示。图1.1复合轴系统原理结构图粗跟踪控制系统的动态范围很广，视场大，但具有带宽窄和跟踪精度差的缺点，可以实现对目标的捕获和跟踪；精密跟踪系统虽然视场小，但其频带很宽，系统响应快，而且跟踪精度要高于粗跟踪系统，在粗跟踪系统成功捕获目标后，可以对粗跟踪....

图1.2美国Ball公司的典型FSM产品

宽范围在200Hz-1000Hz，最高的一款设计达到了1500Hz。Ball公司的典型产品如图1.2所示。图1.2美国Ball公司的典型FSM产品MIT林肯实验室也不甘落后，展开了激光通讯等项目的研究，研究目标在于对光束进行微弧度级的精准控制。完成了高带宽跟踪....

图1.3PI公司的压电陶瓷驱动型FSM

3图1.3PI公司的压电陶瓷驱动型FSMate公司研制开发了压电陶瓷驱动型快速反案。其快速控制反射镜系统具有高于1kH2mrad，运动的角分辨力达到了亚微弧度级究现状研究起步稍晚一些，相关的研究与技术成果机械研究所及各大高校[14]。，中科院成都光电技术研究所开始展开....

图1.5芯明天公司研制的P36压电偏转镜

第一章绪论5图1.5芯明天公司研制的P36压电偏转镜目前国内所生产的FSM在性能方面虽与国外还存在一定差距，但已逐渐摆脱了以往对进口产品的依赖，呈现出国产取代进口的趋势[9]。1.3研究内容与研究意义本文的研究是以快速反射镜系统为研究对象，借助于计算机仿真工具对闭环....

本文编号：3959039