一类光轴稳定系统的高精度控制研究

bb20920d · 发表于 2022-5-11 17:03:43

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雅宝题库解析：
在攻击武器、空间对接、及激光通信等领域，光轴稳定系统是一个非常重要的组成部分。光轴稳定系统对控制精度和响应速度有较高要求。超磁致伸缩智能作动器（Giant Magnetostrictive Actuator，GMA）具有大位移、大功率、高分辨率、高能量转换效率及快响应速度等优点，作为光轴稳定系统的核心执行器件是非常合适的。然而，GMA智能作动器固有的迟滞非线性特性很大程度上严重影响了系统的控制精度和控制稳定性。本文基于改进的Prandtl-Ishlinskii(Modified PI，简称MPI)模型，研究基于GMA智能结构的光轴稳定系统（GMA智能结构光轴稳定系统）的控制方法，研究内容具有重要的理论意义和工程价值。本论文的主要工作包括以下几个方面：基于迟滞逆补偿控制策略，分别设计了PID反馈控制器、迟滞线性化+PID控制器和前馈逆补偿+PID复合控制器，仿真结果验证了所设计控制器的有效性。针对GMA智能结构光轴稳定系统中引入弹性变形部件导致结构具有不确定性，采用单神经元PID代替上述控制器中的普通PID算法，仿真结果验证了算法的有效性。针对GMA智能结构的应力相关特性和光轴稳定系统结构的参数不确定性，论文提出一种具有自适应逆的模型参考自适应控制算法并给出稳定性证明。其中自适应逆采用SDPI模型的逆模型，补偿GMA的应力相关迟滞非线性特性；模型参考自适应用以解决光轴稳定系统结构的参数不确定性。仿真结果表明该方法很好的补偿了GMA的应力相关迟滞非线性特性，实现了整个系统的高精度控制。研制了GMA智能结构实时控制系统，搭建了光轴稳定系统实验平台，将直接PID反馈控制、迟滞线性化+PID控制、前馈逆补偿+PID反馈复合控制以及采用单神经元PID代替PID的六种控制算法应用到实时控制实验中，实验结果验证了所设计控制算法的有效性。

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