压电陶瓷驱动的快速反射镜具有优良的动态性能, 能够满足高精度定位的任务需求, 但其固有的迟滞特性严重影响了其性能的进一步提高。基于PLAY算子的迟滞数学模型具有结构简单、便于数学求解、模型精度较高的优点, 但模型参数需要通过系统辨识得到, 并且其逆模型参数辨识存在物理量不易获得、误差较大的不利条件。利用几何法, 提出了一种求解PI逆模型参数的算法。实验证明该算法动态性能好、模型精度较高, 同时基于该算法的PI逆模型前馈控制较好地解决了压电陶瓷驱动的快反镜迟滞效应补偿问题。

提出了逆Bouc-Wen前馈控制与反馈控制相结合的复合控制算法, 用于改善压电陶瓷驱动器对目标轨迹的跟踪性能。建立了压电陶瓷驱动器的Bouc-Wen迟滞动力学模型, 并用粒子群算法(PSO)对该模型的参数进行识别。基于Bouc-Wen迟滞模型, 提出了逆Bouc-Wen前馈补偿控制。最后, 为消除迟滞模型的不确定性, 引入比例积分(PI)反馈控制, 并与前馈补偿控制构成复合控制算法。建立了基于dSPACE实时系统的压电陶瓷驱动实验平台, 迟滞实验结果表明: 压电陶瓷的迟滞误差量几乎为0, 线性度高达96.5%; 目标轨迹跟踪实验结果表明: 复合控制算法的最大跟踪误差为0.180 5 μm, 均方根(RMS-Root mean square)跟踪误差为0.055 4 μm, 跟踪精度达到了10－8 m。相比于开环控制、前馈控制及PI反馈控制, 提出的复合控制算法能够基本消除压电陶瓷的迟滞非线性, 同时具有很好的轨迹跟踪性能。

连续可调谐的紫外激光一般通过红外或可见激光进行外腔倍频获得，然而倍频腔锁定电路的带宽限制了激光器的调谐性能。将前馈控制方法用于中性汞原子激光冷却的四倍频紫外激光器，即在调谐基频激光频率的同时，同步调节级联的两个倍频腔。这不仅降低了激光器频率调谐中引入的功率噪声，还提高了紫外激光器的频率调谐范围，使得紫外激光器的调谐能力得到大幅提高。通过汞原子的亚多普勒磁致双色光谱进行激光频率锁定，发现前馈控制电路的应用能降低激光的频率噪声。在汞原子光谱和激光冷却实验中，紫外激光的可调谐性和稳定性的提高将会带来很多优势。

为提高电动操纵负荷系统力感跟踪精度、动态性能, 阐述了电动操纵负荷系统组成及工作原理; 建立系统数学模型, 在电流和速度双环伺服控制的基础上, 提出迭代学习控制加前馈补偿复合控制策略; 利用阶跃与正弦响应信号对系统进行仿真测试和分析。仿真结果表明, 采用迭代学习加前馈控制策略, 系统跟踪精度进一步提高, 动态性得到改善, 可应用于实际操纵负荷系统。

实现高精度跟踪,尤其在外界干扰力矩下,必须增加系统刚度来提高系统的扰动抑制能力。提出将加速度反馈引入常规的跟踪系统控制方式中,实现了由电流环、加速度环、速度环、位置环构成的四闭环控制模式。高增益的加速度反馈为系统提供一个响应更快、带宽更宽的内环,克服了单纯速度反馈带宽窄的特性。首先从理论上分析和证明了该方法的意义,多闭环控制模式可以提高系统的刚度,从而增强系统的抗扰动能力;同时,在加速度反馈的基础上研制前馈控制器,能够进一步提高大速度目标的跟踪性能。在某一实际的系统中对多闭环控制模式进行了实验验证,结果表明:同以往的控制方法相比扰动抑制带宽由15Hz提高到30Hz;并且在10Hz以下频率获得了-30dB抑制能力。