中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
为了降低探测器的噪声与暗电流，使光谱仪的CMOS探测器能获得更准确的光谱曲线，设计了探测器温度控制系统。本系统核心采用基于现场可编程逻辑门阵列（FPGA）的增量式比例-积分-微分（PID）控制算法。在传统控制算法的基础上，增加了抗积分饱和控制，并且在PID算法的前端增加了对目标值的过渡过程。该系统在实现探测器温度变化速率可控的同时，也解决了超调过大的问题。多次整机环境实验结果表明：在轨环境温度条件下，40 °C温差范围内该系统可以控制探测器以指定温变速率（4.5±0.05） °C/min达到任意温度；并且可在该温度下稳定工作；温度变化范围为±0.1 °C。相比于传统模拟PID控制方法，其具有灵活度高，稳定性强等优点。当制冷到−10 °C时，探测器的噪声得到了有效抑制。
增量式PID算法 抗积分饱和 输入过渡过程 噪声 incremental PID anti-integral saturation input transition process noise 光学 精密工程
2022, 30(23): 3045
乔琦 1,2,3钟铭亮 1,2,3任维 1,2,3段倩文 1,2,3[ ... ]毛耀 1,2,3
1 中国科学院 光束控制重点实验室, 成都 610209
2 中国科学院 光电技术研究所, 成都 610209
3 中国科学院大学, 北京 100049
为了解决光电伺服平台中的输入饱和问题，采用了基于过渡过程的滑模控制算法。过渡过程算法是基于时间最优理论设计的，将跳变的输入信号变为一个缓慢上升的信号，使系统的初始跟踪误差减小，从而避免了输入饱和现象，提高了系统的稳定性。结果表明，该方法可以有效消除输入饱和现象，适用于光电伺服平台的目标跟踪，具有重要研究与应用价值。
激光技术 输入饱和 滑模控制 过渡过程 laser technique input saturations sliding mode control transition process
1 南京航空航天大学, a.自动化学院
2 南京航空航天大学, b.无人机研究院, 南京 210016
针对倾转旋翼机过渡过程中操纵面冗余、通道耦合严重的问题, 对飞行器在过渡模式下的舵面分配策略以及控制通道切换策略进行了研究, 并开展基于自抗扰控制的姿态控制器设计。根据飞行控制的特点, 将自抗扰控制器的结构进行优化, 减少了扩张状态观测器的阶数, 采用跟踪微分器的微分输出作为姿态角速率指令, 简化了姿态控制器的结构。通过对无人倾转旋翼机全包线的飞行控制仿真, 验证了控制系统的有效性、舵面分配策略和通道切换策略的合理性。
倾转旋翼机 过渡过程 自抗扰控制 舵面分配 通道切换 tiltrotor aircraft transitioning process active disturbance rejection control rudder distribution channel switching
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 中国科学院航空光学成像与测量重点实验室，吉林 长春 130033
2 空军航空大学，吉林 长春 130022
为消除航空相机镜筒在位置控制过程中的超调，本文提出采用跟踪微分器对阶跃输入信号进行处理，通过合理设计过渡过程来实现镜筒位置控制的快速无超调响应。首先，阐述了跟踪微分器理论，分析其工作特性。然后，以90°位置阶跃响应为例，进行了过渡过程设计，并与无过渡过程设计的控制效果进行了比较。实验结果表明，合理设计过渡过程能完全消除镜筒位置响应的超调，同时减小调节时间。在90°阶跃输入时，超调量由24.1%减小为零，同时调节时间缩短28.8%。此外，采用最小二乘法拟合阶跃输入量与过渡过程快速因子的函数关系，控制过程中根据阶跃输入量计算最优过渡过程参数，实现了镜筒位置的全程快速无超调控制。该方法已经在航空相机镜筒中进行了实际应用，取得了良好的效果，有效改善了系统的动态性能。
航空相机 镜筒 位置控制 跟踪微分器 过渡过程设计 超调 曲线拟合 aerial camera lensbarrel position control tracking differentiator transient process design overshoot curve fitting 光学 精密工程
2013, 21(10): 2574
北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院，北京 100191
为了有效减小多轴光纤陀螺组合的功耗、体积和重量，实现光纤陀螺组合的微小型化，应用分时复用技术，提出了一种基于3×3耦合器，工作在850 nm短波长的光纤陀螺分时复用组合结构。分析了陀螺输出数据处理方法，得到了分时复用光纤陀螺组合的相对极限零偏稳定性。建立了分时复用光纤陀螺切换模型，揭示了分时复用导致光纤陀螺轴向切换必然存在一个过渡过程，分析了过渡过程对陀螺组合静态、动态特性的影响。结果显示，光纤陀螺组合的相对零偏稳定性是传感方法的2.1倍，最大输入信号检测带宽为1.1 kHz,标度因数的不对称性和非线性度均小于50×10-6。最后，通过仿真进行了实验验证，结果表明，该技术可以用于中低精度微小型多轴光纤陀螺组合中。
光纤陀螺 微小型化 分时复用 过渡过程 零偏稳定性 fiber-optic gyroscope microminiaturization time division multiplexing transient process zero bias stability 光学 精密工程
2010, 18(10): 2171
中国科学院光电技术研究所,四川,成都,610209
对控制系统阶跃响应的过渡过程进行研究,提出在计算机控制系统中改善过渡过程的新方法,把过渡过程分成不同的阶段,各个阶段的传递函数不变而初始条件变化.从仿真结果看出,利用新方法可使控制系统获得快速无纹波无超调的过渡特性.
数字控制 过渡过程 超调
