1 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所, 江苏 南京210042
2 中国科学院天文光学技术重点实验室(南京天文光学技术研究所), 江苏 南京210042
3 中国科学院大学, 北京100049)
为了满足地基大口径望远镜精密稳像系统的需求, 对大口径快摆镜(FSM)的控制方法进行了研究。为了解决三促动器FSM的运动解耦为系统辨识带来的困难, 通过解析法和系统辨识法相结合建立了FSM 的传递函数模型。依据该模型, 设计了PID控制器与模型预测控制器(MPC), 采用仿真和实验两种方式比较了两种控制器的效果。仿真结果表明, 在受到阶跃扰动后, MPC控制器的恢复速度是PID控制器的45倍。在50 Hz正弦信号下, 由于FSM的大惯量特点, PID控制器有严重的时滞, 而MPC控制器能以1.224×10-6″的误差稳定跟随。在噪声抑制方面, 对实时加入10%幅值噪声的随机信号, MPC控制器的噪声抑制效果是PID控制器的13.3倍。实验结果表明, MPC控制器能以0.430″的误差稳定跟随50 Hz正弦信号, 其跟踪精度是PID控制器的3.212倍, 采用MPC控制器的快摆镜能满足快摆镜高带宽和高精度的需求。
大口径快摆镜 系统辨识 模型预测控制 动态模型 large aperture fast steering mirror system identification model predictive control dynamic model 红外与激光工程
2020, 49(2): 0214001
1 中国科学院红外探测与成像技术重点实验室，上海 200083
2 中国科学院上海技术物理研究所，上海 200083
3 中国科学院大学，北京 100039
为了满足深空天文观测的高质量成像，对空间望远镜的系统稳像精度提出了很高的要求。大口径快摆镜(LAFSM)的控制是实现天文观测中精密稳像系统的关键，其性能决定了空间望远镜的视轴稳定精度。采用内模控制与H∞结合的方式，设计了复合精密稳像控制系统，并对其控制性能进行了分析。仿真结果表明，控制器具有较强的稳定性和鲁棒性。
深空探测 大口径快摆镜 内模控制 鲁棒控制 deep space detection large-aperture fast steering mirror internal model control H∞ H∞ robust control
