[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

说明书

本发明涉及高精密运动控制领域，具体涉及一种压电快速反射镜高精度输出反馈控制方法及装置，方法包括：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；本发明将迟滞估计器引入到状态反馈控制器的设计过程中，避免了迟滞建模过程，可有效提高压电快速反射镜的高精度控制。

技术领域

本发明涉及高精密运动控制领域，具体而言，涉及一种压电快速反射镜高精度输出反馈控制方法及装置。

背景技术

压电快速反射镜作为稳定视轴的关键器件，它的高精度控制受到越来越多的关注。然而压电快速反射镜存在迟滞等问题为其高精度控制带来了极大的挑战，严重限制了压电快速反射镜在光学成像系统的应用，限制了了其进一步的推广。

针对压电快速反射镜存在的迟滞问题，现有的方法采用迟滞建模和前馈补偿的方式解决问题，存在建模精度不确定，前馈控制器参数难以获取的问题，这使得压电快速反射镜的控制精度较低。

因此，现有技术还存在缺少，有待于进一步发展。

发明内容

本发明实施例提供了一种压电快速反射镜高精度输出反馈控制方法及装置，以至少解决现有压电快速反射镜的控制精度较低的技术问题。

根据本发明的一实施例，提供了一种压电快速反射镜高精度输出反馈控制方法，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；

基于迟滞估计器设计压电快速反射镜的反馈控制器；

将反馈控制器的输出值输入至压电快速反射镜，实现压电快速反射镜的高精度运动及控制。

进一步地，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，分别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)、u(t)分别对应为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)代表压电快速反射镜的迟滞输出；

将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。

进一步地，基于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)及设计的迟滞估计器得到压电快速反射镜的状态反馈控制器为：