仪器仪表学报

作者：高源蓬，张 泉，李清灵，尹达一

单位：高源蓬,1.中国科学院红外探测与成像技术重点实验室，2. 中国科学院上海技术物理研究所，3. 中国科学院大学,,张 泉,1.中国科学院红外探测与成像技术重点实验室，2. 中国科学院上海技术物理研究所，3. 中国科学院大学,,李清灵,1.中国科学院红外探测与成像技术重点实验室，2. 中国科学院上海技术物理研究所，3. 中国科学院大学,,尹达一,1.中国科学院红外探测与成像技术重点实验室，2. 中国科学院上海技术物理研究所，3. 中国科学院大学,

关键词：迟滞非线性;率相关性;Duhem模型;免疫差分进化算法;最优控制

基金：国家自然科学基金（12103075）项目资助

为提高空间望远镜精密稳像系统中压电驱动快摆镜(FSM)的摆动精度,对压电陶瓷执行器迟滞非线性补偿和控制技术进行研究。针对压电迟滞的非对称性以及Duhem模型求逆过程复杂的问题,对Duhem模型中的微分方程进行变换,直接建立Duhem非对称逆迟滞模型作为迟滞前馈补偿器,并利用免疫差分进化算法辨识模型参数。在Duhem逆模型补偿压电静态迟滞非线性的基础上,引入基于优化参考跟踪的线性二次型高斯(LQG-ORT)控制方法进一步提高压电执行器的动态定位精度,采用动态迟滞率相关自回归各态历经模型(ARX)建立状态空间方程,用于卡尔曼滤波器预测状态变量和控制器计算状态变量的最优控制系数矩阵。实验结果表明:直接建立的Duhem非对称逆迟滞模型能有效描述压电执行器非对称逆迟滞曲线,拟合均方根误差为0.6359V(0.5Hz),相对误差为0.79%(0.5Hz);实时跟踪幅值为24μm,频率范围1~80Hz的目标位移信号,LQG-ORT算法的跟踪误差为0.0655μm,相对误差为0.27%。

来源：2022年第8期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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