音圈快速反射镜的完全跟踪控制

音圈电机驱动的快速反射镜在传统控制方法下具有严重的相位滞后,限制了其性能。针对这一问题提出了一种完全跟踪控制方法(Perfect Tracking Control,PTC)。首先,建立音圈快速反射镜系统离散状态空间模型,构建多速率采样系统,对长周期采样控制环节设计完全跟踪控制器;然后,对短周期环节设计基于离散滑模变结构控制的内回路补偿控制器。新方法实现了音圈快速反射镜对指令的完全跟踪,并有效补偿了外部扰动、模型不确定性以及机械非线性等因素对系统性能的影响,保证了系统的鲁棒性。实验结果表明PTC控制实现了系统工作频带的扩展,与传统PID控制相比,系统的阶跃响应调节时间缩短50%,静态位置波动峰峰值减小50%;与基于干扰观测器和零相差跟踪控制器的方法相比,系统的位置稳态误差由1.5%减小到0.05%。采用新方法的音圈快速反射镜对幅值360″的正弦位置指令跟踪的双十带宽达到375 Hz,有效改善动态性能,拓展控制带宽。

光刻机工件台直线电机的完全跟踪控制

提出一种将完全跟踪控制(PTC)和扩张状态观测器(ESO)相结合的复合控制方法以提高宏动直线电机的跟踪性能。利用多速率采样系统的特性构建宏动系统状态传递函数矩阵的精确逆矩阵,以避免传统的近似逆模型和插值带来的限制,从而实现完全跟踪控制;利用扩张状态观测器观测系统内部的动态变化,补偿系统中的各种扰动,从而减小扰动可能带来的稳态跟踪误差。研究结果表明:该方法保证了系统的动态跟踪精度和良好的鲁棒性,提高了系统的动态性能。

基于干扰观测器的飞行仿真转台完全跟踪控制

针对飞行仿真转台不断提升的性能要求及其多速率采样的工作特点,提出了一种新的鲁棒完全跟踪控制策略。针对完全跟踪前馈控制依赖于系统精确数学模型的问题,通过引入干扰观测器来消除模型摄动和外部扰动,使得被控对象的特性在给定的频段内始终趋近于标称模型,充分保证了PTC的作用。仿真结果表明即使结合简单的PID闭环控制器,系统的跟踪性能也获得了很大的提升。给出PTC和DOB的具体设计方法,并对方法的有效性进行了对比仿真验证。结果表明,与已有方法相比,所提控制方法对模型摄动和力矩扰动的抑制能力更强,跟踪性能更好。

线性时不变系统的完全跟踪控制器

从线性时不变系统的状态空间模型出发,借助于广义逆矩阵概念和相容线性方程组的最小范数解,从理论上推导了线性时不变系统的完全跟踪控制器方案.