[发明专利]一种光电系统中快速反射镜的分数阶控制方法

权利要求书

1.一种光电系统中快速反射镜的分数阶控制方法，其特征在于：利用3个顺序执行的模块：系统性能设置判断模块、系统参数配置模块、控制器解算模块实现快速反射镜的分数阶控制，其中，系统性能设置判断模块根据系统被控对象的数学模型判断系统的性能设置参数是否在合理的范围内；当性能设置参数不合理时，报错并要求重新设置性能参数；当性能设置参数合理时，启动系统参数配置模块工作；系统参数配置模块根据性能设置参数，给出理想的开环分数阶系统的传递函数F(s)；控制器解算模块根据被控对象G(s)的表达式，F(s)的表达式，利用公式C(s)＝F(s)G^-1(s)求解分数阶控制器C(s)的表达式，进而利用分数阶算子逼近算法，将分数阶控制器近似为整数阶控制器，再通过整数阶系统降阶、离散化操作，最终在工程中实现快速反射镜的分数阶控制；

各模块的具体工作过程如下：

系统性能设置判断模块先预设快速反射镜的理想开环分数阶表达式为：

系统性能设置判断模块自动绘制分数阶开环系统F₀(s)的伯德图，并搜寻满足性能设置参数的阶次α和增益K的取值范围；若该值不存在，则说明性能设置参数不合理，报错并要求重新设置性能参数；若该值存在，说明性能设置参数合理，启动系统参数配置模块状态；

系统参数配置模块在满足性能设置合理的有效α区域内，考虑系统时间延迟引起的相位滞后损失，采用“总相位裕度＝给定相位裕度+时延相位损失”的方法确定系统的总相位裕度，保障系统的稳定性；因为分数阶次的系统具有阶次细分能力，不会大幅改变系统性能，其阶次α和增益K可以根据系统性能设置参数由设计者确定；除此之外，还要根据稳态精度、鲁棒性、灵敏度要求加入补偿环节及滤波环节，最终得到开环分数阶系统传递函数F(s)：

上式中a、b为滤波环节系数，τ为实际系统的纯延时时间常数；

控制器解算模块细分为3个顺序执行的子模块：分数阶算子逼近子模块、整数阶系统降阶子模块、离散化子模块。