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天基平台快速反射镜扰动信号抑制方法

李金鹏 艾志伟 宾原 李静

李金鹏, 艾志伟, 宾原, 李静. 天基平台快速反射镜扰动信号抑制方法[J]. 红外技术, 2021, 43(7): 643-648.
引用本文: 李金鹏, 艾志伟, 宾原, 李静. 天基平台快速反射镜扰动信号抑制方法[J]. 红外技术, 2021, 43(7): 643-648.
LI Jinpeng, AI Zhiwei, BIN Yuan, LI Jing. Disturbance Suppression Method of the Fast Steering Mirror on Space-based Platforms[J]. Infrared Technology , 2021, 43(7): 643-648.
Citation: LI Jinpeng, AI Zhiwei, BIN Yuan, LI Jing. Disturbance Suppression Method of the Fast Steering Mirror on Space-based Platforms[J]. Infrared Technology , 2021, 43(7): 643-648.

天基平台快速反射镜扰动信号抑制方法

基金项目: 

广西高校中青年教师科研基础能力提升项目 2019KY0793

广西高校中青年教师科研基础能力提升项目 2019KY0821

广西大学生创新创业训练计划项目 201911825061

详细信息
    作者简介:

    李金鹏(1997-),男,本科生,主要研究内容为光学精密仪器控制,E-mail:1656783245@qq.com

    通讯作者:

    艾志伟(1992-),男,讲师,主要研究方向为激光航天应用,E-mail:aizhiwei752@163.com

  • 中图分类号: TN219

Disturbance Suppression Method of the Fast Steering Mirror on Space-based Platforms

  • 摘要: 天基平台快速反射镜在工作过程中受到空间电离辐射和天体摄动力的影响,会在音圈电机和负载输出端引起电流以及位置扰动,降低系统稳态精度和跟踪精度。为了减小扰动对系统的影响,在音圈电机输出电流路径和负载输出位置路径分别设计了扰动观测环节用于实现对特定扰动的抑制。首先,分析了天基环境下各扰动信号对系统输出精度的影响;然后,在系统中分别引入了电流和运动状态干扰观测环节,根据系统分析结果设计了各DOB(disturbance observer)环节控制器参数;最后,对理论模型进行了数值仿真并与刚柔耦合虚拟样机控制系统模型测试结果进行了对比分析。结果显示,当扰动电流和扰动位置频率分别为200 Hz和40 Hz时,双DOB系统对扰动的抑制能力可达92.59%,虚拟样机测试结果与理论结果的误差均在10%以内。
  • 图  1  受控快速反射镜控制框图

    Figure  1.  Control block diagram of FSM

    图  2  快速反射镜总体模型DOB控制框图

    Figure  2.  DOB control block diagram of FSM model

    图  3  电流扰动观测控制系统框图

    Figure  3.  Control system diagram with CDOB

    图  4  转角扰动观测控制系统框图

    Figure  4.  Control system diagram with PDOB

    图  5  多扰动观测控制系统

    Figure  5.  Multiple disturbance observation control system

    图  6  加入CDOB前后扰动输出数据对比

    Figure  6.  Comparison diagram of disturbance output before and after using CDOB

    图  7  加入PDOB前后扰动输出数据对比

    Figure  7.  Comparison diagram of disturbance output before and after using PDOB

    图  8  加入双DOB前后扰动输出数据对比

    Figure  8.  Comparison diagram of disturbance output before and after using double DOB

    图  9  加入CDOB前后扰动抑制频率特性对比

    Figure  9.  Comparison of disturbance suppression frequency characteristics before and after using CDOB

    图  10  加入PDOB前后扰动抑制频率特性对比

    Figure  10.  Comparison of disturbance suppression frequency characteristics before and after using PDOB

    图  11  加入CDOB后理论与虚拟样机数据对比图

    Figure  11.  Comparison diagram between theoretical and virtual prototype with CDOB

    图  12  加入PDOB后理论与虚拟样机数据对比图

    Figure  12.  Comparison diagram between theoretical and virtual prototype with PDOB

    图  13  加入双DOB后理论与虚拟样机数据对比图

    Figure  13.  Comparison diagram of theoretical and virtual prototype with two DOB

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出版历程
  • 收稿日期:  2020-06-28
  • 修回日期:  2020-09-29
  • 刊出日期:  2021-07-01

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