[发明专利]一种基于x-LMS的压电摆镜自适应控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于x‑LMS的压电摆镜自适应控制系统及方法，系统包括压电摆镜模型，还包括：用于获取所述压电摆镜模型的运动角度的角度反馈模块；用于获取作用于所述压电摆镜模型上的前馈控制电压的前馈补偿模块；用于根据期望信号和所述运动角度获取反馈电压的x‑LMS反馈模块以及用于将所述前馈控制电压和所述反馈电压叠加后作用于所述压电摆镜模型的输出模块。本发明的目的在于提供一种基于x‑LMS的压电摆镜自适应控制系统及方法，以迟滞曲线中心线性拟合为前馈、x‑LMS控制算法为反馈建立前馈‑反馈复合控制策略，在保证控制精度、适应性的前提下，降低控制系统实现压电摆镜模型的控制难度及复杂度。

技术领域

本发明涉及跟踪及扰动抑制技术领域，尤其涉及一种基于x-LMS的压电摆镜自适应控制系统及方法。

背景技术

压电摆镜是激光通信终端中重要器件，通过驱动压电陶瓷的伸缩产生单轴或多轴微小角度偏转。压电摆镜控制策略是保证摆镜有效补偿粗跟踪机构控制残差、抑制星体传递至终端的微振动的核心要素，对激光终端跟踪精度有着至关重要的影响。

现有的压电摆镜控制策略普遍采用前馈-反馈复合控制算法，即压电摆镜迟滞逆模型或拟合模型作为前馈，用于提升控制系统带宽；以及基于经典控制算法或智能控制算法形成的闭环反馈，以提升控制精度。在摆镜小幅运动情况下，前馈模型可忽略非线性，采用线性拟合模型，此时反馈控制算法决定前馈-反馈复合控制算法的性能。压电摆镜反馈控制算法大多采用比例积分微分(PID)控制及其衍生算法、鲁棒控制算法、最优控制算法，滑模变结构控制算法等。

PID控制算法不依赖于对象的输入-输出特性模型，只需要选择增益系数使系统闭环稳定即能控制一类对象达到静态指标。然而随着对控制精度和速度以及环境适应性日益增长的需求，传统的PID算法无法满足要求，随之出现了一系列衍生算法，如自校正PID、智能PID等，但是这些算法并未改变算法脱离控对象模型的本质。

鲁棒控制算法在设计过程中充分考虑系统中存在的不确定干扰影响，使系统在干扰作用下能够保持稳定，但鲁棒控制是以牺牲控制性能为代价保证系统鲁棒性，且控制器阶数较高，工程实现困难；

最优控制是在一定的约束条件下，以状态变量和系统输入组成的二次型为目标函数，基于极值原理建立系统的最优控制方案，这种方法对模型精确度要求较高，当存在建模误差或模型发生变化时无法实现性能最优，且控制算法实现需要多状态变量传感器，导致系统复杂；

滑模变结构控制本质上式一类特殊的非线性控制，可以在动态过程中，根据当前的状态不断变化，迫使系统按照预定“滑模模态”运动，在受到参数摄动和外干扰的时候具有不变性，但是其实现仍然需要多传感器对状态变量进行测试，系统复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于x-LMS的压电摆镜自适应控制系统及方法，以迟滞曲线中心线性拟合为前馈、x-LMS控制算法为反馈建立前馈-反馈复合控制策略，在保证控制精度、适应性的前提下，降低控制系统实现压电摆镜模型的控制难度及复杂度。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于x-LMS的压电摆镜自适应控制系统，包括压电摆镜模型，还包括：

角度反馈模块，用于获取所述压电摆镜模型的运动角度；

前馈补偿模块，用于获取作用于所述压电摆镜模型上的前馈控制电压；

x-LMS反馈模块，用于根据期望信号和所述运动角度获取反馈电压；所述期望信号为期望所述压电摆镜输出的角度；

输出模块，用于将所述前馈控制电压和所述反馈电压叠加后作用于所述压电摆镜模型。

优选地，所述角度反馈模块设置为角度传感器。

优选地，所述前馈控制电压为：