引用本文:

曾庆武,艾勇,陈晶,等:名义模型干扰观测器在精跟踪中的应用[J]. 光通信技术,2018,42(3):43-46.

名义模型干扰观测器在精跟踪中的应用

曾庆武1,艾 勇1,陈 晶1,顾 建2

(1.武汉大学 电子信息学院,武汉 430079;2.中国航天科工集团 第九总体设计部,武汉 430079)

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摘要:音圈电机在空间光通信的精跟踪系统中是经常用到的执行机构,通过分析音圈电机的控制结构,确定了其最优的控制结构为自身位置开环控制结构,并提出了一种基于名义模型干扰观测器的精跟踪控制方法。通过对1mrad光斑扰动的跟踪实验,证明这种控制方法的跟踪误差标准差在中频段比比例-积分-微分(PID)算法降低了30%。

关键词:精跟踪;音圈电机;控制结构;名义模型;干扰观测器

中图分类号:TN929.1 文献标志码:文章编号:1002-5561(2018)03-0043-04

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2018.03.012

0 引言
    海量传输数据对高带宽的需求和无线电频谱资源的短缺,使得空间光通信这一具有速率高、保密性好和体积功耗小等优点的可互补新型无线通信系统倍受关注,并在卫星、飞机和舰船等平台上多次成功实验[1,2]。空间光通信的关键技术之一就是激光的瞄准、捕获和跟踪技术,其中精跟踪系统主要负责进一步抑制粗跟踪系统的残余误差,其特点是带宽高、精度要求高。国内学者采用抑制光斑扰动的方法提出了滑模控制、模型参考自适应控制和超前滞后补偿控制等方法[3~5],对抑制过程中干扰产生的原因也进行了具体分析[6]。本文确定了精跟踪音圈电机执行机构的最优控制结构为位置开环结构,并在此结构上设计干扰观测器(Disturbance Observer, DOB)观测精跟踪系统输出端的综合干扰,采用名义模型进行近似。

4 结束语
    本文确立了音圈电机自身位置开环控制结构为精跟踪的最优控制结构,在此基础上应用了基于名义模型DOB的精跟踪控制器,从音圈电机位置传感器和电压控制输入量中观测外部力矩干扰、D/A输出卡的量化误差量和名义模型的误差综合起来的干扰。实验结果表明,应用了此方法的精跟踪系统性能优于传统的基于PID控制算法的精跟踪系统,在1mrad的光斑扰动时,中频段的扰动抑制比提高了30%以上,但在低频段和较高频段还有待改善。