[发明专利]一种压电快速反射镜高精度输出反馈控制方法及装置

权利要求书

1.一种压电快速反射镜高精度输出反馈控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

基于状态观测器的压电快速反射镜设计迟滞估计器；

基于所述迟滞估计器设计压电快速反射镜的反馈控制器；

将所述反馈控制器的输出值输入至所述压电快速反射镜，实现所述压电快速反射镜的高精度运动及控制。

2.根据权利要求1所述的压电快速反射镜高精度输出反馈控制方法，其特征在于，所述基于状态观测器的压电快速反射镜设计迟滞估计器具体为：

将所述压电快速反射镜表征为如下模型形式：

其中，m、b、k及d是模型(1)的参数，依次代表压电快速反射镜的质量、阻尼系数、刚度及输入比例系数；一般为常实数；x(t)和u(t)分别对应为所述压电快速反射镜的输出位置和输入电压；分别代表对x(t)的一次导数运算和二次导数运算；h(t)代表所述压电快速反射镜的迟滞输出；

将所述压电快速反射镜模型改写为：

其中，a₁＝k/m、a₂＝b/m、a₃＝kd/m，分别为模型改写后的参数，通过公式(1)中的m、b、k、d计算获得；

根据模型(2)设计所述压电快速反射镜的迟滞估计器：

其中，ζ(t)为迟滞估计器辅助变量，L是迟滞估计器的增益，η(·)是迟滞估计器的非线性函数。

3.根据权利要求1所述的压电快速反射镜高精度输出反馈控制方法，其特征在于，所述基于所述迟滞估计器设计压电快速反射镜的反馈控制器具体为：

设计设定状态的变化动态表达式：

其中，λ为一个常数，e(t)＝x₁(t)-x_d(t)为所述压电快速反射镜实际输出位置和期望位置间的误差；

通过对表达式(4)求导能够得到公式：

根据公式(5)及设计的所述迟滞估计器得到所述压电快速反射镜的状态反馈控制器为：

4.根据权利要求1所述的压电快速反射镜高精度输出反馈控制方法，其特征在于，将所述反馈控制器的输出值输入至所述压电快速反射镜，实现所述压电快速反射镜的高精度轨迹跟踪及控制具体为：

预设采样时间；

通过实时计算，得到当前时刻的所述压电快速反射镜的状态反馈控制器模拟信号输出值；

将所述模拟信号转化为数字信号，并输入至所述压电快速反射镜的驱动电源；

基于所述数字信号，所述驱动电源驱动所述压电快速反射镜进行高精度运动。

5.根据权利要求4所述的压电快速反射镜高精度输出反馈控制方法，其特征在于，在所述基于所述数字信号，所述驱动电源驱动所述压电快速反射镜进行高精度运动之后还包：

判断是否继续运动，如继续运动则返回到获取所述当前时刻位置的信息部分进行读数，继续计算上一周期所述压电快速反射镜的总控制电压，循环进行控制程序。

6.根据权利要求5所述的压电快速反射镜高精度输出反馈控制方法，其特征在于，利用ARM嵌入式STMF407芯片组成的控制算法执行模块，设定采样时间。

7.根据权利要求5所述的压电快速反射镜高精度输出反馈控制方法，其特征在于，通过D/A转化模块，将所述模拟信号转化为数字信号。

8.一种压电快速反射镜高精度输出反馈控制装置，其特征在于，包括：

迟滞估计器设计模块，用于基于状态观测器的压电快速反射镜设计迟滞估计器；

反馈控制器设计模块，用于基于所述迟滞估计器设计压电快速反射镜的反馈控制器；

控制模块，用于将所述反馈控制器的输出值输入至所述压电快速反射镜，实现所述压电快速反射镜的高精度运动及控制。