[發(fā)明專利]一種快速傾斜鏡控制系統(tǒng)中串聯(lián)型PI-PI的控制器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110328012.3
• 申請日: 2011-10-26
• 公開（公告）號: CN102385312A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐濤;任戈;黃永梅;傅承毓;蔣晶;包啟亮
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 李新華;顧煒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及跟蹤控制領(lǐng)域，具體的涉及一種快速傾斜鏡控制系統(tǒng)中串聯(lián)型PI-PI的控制器，用于實現(xiàn)光束位置的高精度控制，本控制器同樣適用于其他直線驅(qū)動控制系統(tǒng)，比如變形鏡系統(tǒng)。

背景技術(shù)

快速傾斜鏡廣泛用于自由空間光通信、自適應(yīng)光學(xué)、視軸穩(wěn)定中，是一種精密的光束校正技術(shù)?？焖賰A斜鏡控制系統(tǒng)一般是利用跟蹤傳感器(CCD、PSD、四象限等)提供的視軸誤差進行閉環(huán)。近幾年，國內(nèi)外已經(jīng)實現(xiàn)了位置閉環(huán)和跟蹤環(huán)路結(jié)合的雙環(huán)控制結(jié)構(gòu)。該雙環(huán)控制結(jié)構(gòu)的方法主要利用高帶寬的位置閉環(huán)環(huán)路消除非線性影響，為跟蹤環(huán)路提供一個良好的控制對象。參見文獻(large?high?performance?fast?steering?mirrors?with?fpga-embedded?controls.felix?E.morgan.SPIE?Vol.7466)，該文獻中已經(jīng)給出快速傾斜鏡位置控制方法和實現(xiàn)途徑。簡單的說，采用高帶寬的位置閉環(huán)后，跟蹤環(huán)路控制對象可以看成一個簡單的延遲環(huán)節(jié)。

要實現(xiàn)良好的跟蹤性能，通常是提高跟蹤環(huán)路控制器(通常都是PI)增益。但是由于受到跟蹤傳感器延遲的影響，很難實現(xiàn)高帶寬。減小延遲對于成像質(zhì)量、探測精度都會帶來影響。此外，高帶寬也容易帶來更多的噪聲。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題為：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種快速傾斜鏡控制系統(tǒng)中串聯(lián)型PI-PI的控制器，在不提高跟蹤帶寬的前提下，提高系統(tǒng)控制性能。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案為：一種快速傾斜鏡控制系統(tǒng)中串聯(lián)型PI-PI的控制器，其特征在于：該串聯(lián)型PI-PI的控制器不是簡單的PI控制器，而是由2個串聯(lián)型的PI控制器組成，即2個實數(shù)零點和2個積分器構(gòu)成的控制器，用公式描述如下：

Gc(s)=Kp(Tis+1)(Tds+1)s2]]>

式中，G_c(s)為跟蹤控制器、K_p為控制器增益，T_i、T_d為實數(shù)零點。

并且其中2個實數(shù)零點參數(shù)滿足T_i＝4T_d。

進一步的，該串聯(lián)型PI-PI的控制器的參數(shù)整定準則是在滿足可以設(shè)置相位裕量(P.M.)、幅值裕量(G.M.)條件下，最大化控制器增益；在這里設(shè)(P.M.)不小于45°、(G.M.)不小于6dB，用數(shù)學(xué)函數(shù)描述如下：

Max?K_p

s.t.G.M.≥6dBP.M.≥π4]]>

基于該參數(shù)整定準則得到控制器參數(shù)整定結(jié)果如下：