山东科技大学 电气与自动化工程学院，山东青岛266590
快速反射镜（Fast Steering Mirror，FSM）是高精密光学系统中的关键仪器，基于音圈电机（Voice Coil Actuator，VCA）驱动的柔性支撑FSM存在复杂耦合特性，导致系统模型复杂并严重影响系统的控制性能，对于该问题，本文提出了一种基于系统辨识与模型降阶的双轴积分增广滑模控制方法。首先，采用基于脉冲响应的Hankel矩阵系统辨识方法建立VCA-FSM的精确耦合模型；随后，基于平衡实现与平衡截断，在保证模型精度的前提下对所建立的高阶模型进行降阶；其次，基于降阶模型，采用现代控制理论方法设计积分增广滑模控制器，通过设计状态观测器构造滑模切换函数与控制律，并在控制设计中改进符号函数以消除滑模抖振；最后，基于VCA-FSM伺服控制系统实验平台，开展频域与时域性能测试实验。实验结果表明：本文所提控制方法相较于单轴滑模、PID控制方法，系统的闭环跟踪带宽分别提高了约50.3%，251.3%，扰动抑制带宽分别提高了约39.9%，451.9%，阶跃响应调节时间分别缩短了约29.7%，97.7%，螺旋线跟踪精度分别提高了约48.5%，97.8%，且实现了对存在强耦合特性VCA-FSM的解耦控制。本文所提控制方法充分提高了VCA-FSM的控制性能。
快速反射镜 音圈电机 系统辨识 模型降阶 滑模控制 Fast Steering Mirror（FSM） Voice Coil Actuator（VCA） system identification model reduction sliding mode control 光学 精密工程
2023, 31(24): 3580
1 华南师范大学 广东省微纳光子功能材料与器件重点实验室, 广东 广州510006
2 广州创可激光设备有限公司, 广东 广州510800
为了改善激光3D木材浮雕的雕刻质量, 系统研究了工艺参数和后处理对激光3D木材浮雕的雕刻质量影响规律, 确定最佳的工艺参数; 通过单因素试验, 研究每一种加工参数对雕刻质量的影响; 通过正交试验对工艺参数进行优化, 获得激光浮雕最优工艺参数; 通过碳化层处理实验, 研究了H2O2浓度对碳化层厚度的影响。研究结果表明, 激光3D木材浮雕最佳工艺参数为: 扫描速度2 500 mm/s, 重复频率16 kHz, 激光功率63 W, 填充线间距0.08 mm, 雕刻层厚0.08 mm, 浮雕与模型的还原度最高。当H2O2浓度为20%时, 碳化层处理效果最佳。
激光3D木材浮雕 雕刻质量 工艺参数 碳化层处理 模型还原度 laser 3D wood relievo carving quality process parameters carbonization treatment model reduction degree
1 中国科学院西安光学精密机械研究所, 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100049
为了设计出结构简单、低阶次的自适应光学系统鲁棒控制器, 提出了自适应光学系统的非光滑H∞控制.采用传统H∞控制方法结合基于Hankel奇异值的模型降阶法, 设计了全阶H∞控制器和降阶H∞控制器, 控制器的阶次分别为226阶和163阶.采用非光滑H∞控制方法, 所设计出的控制器仅为一个常数矩阵与4阶单输入单输出传递函数的乘积.为了验证和比较控制效果, 模拟了动态大气湍流波前相位及采用全阶H∞控制器和采用非光滑H∞控制器的自适应光学系统的校正后残余波前相位, 仿真结果表明, 两个自适应光学系统有着近似的控制效果, 证明了自适应光学系统非光滑H∞控制的有效性.
自适应光学 鲁棒控制 模拟 波前 大气湍流 模型降阶 控制系统-设计 Adaptive optics Robust control Simulation Wavefronts Atmospheric turbulence Model reduction Control systems-design
