快速倾斜镜的模糊PID自适应控制器设计

介绍了一种快速倾斜镜系统。由于存在大气扰动、温度变化、环境干扰等非线性、不确定因素的影响,使用经典控制方法对这种变参数系统进行设计很难满足设计指标要求。在深入研究模糊理论的基础上,提出了模糊推理与经典PID相结合的自适应控制器设计方案,控制参数可以在线调整,解决了参数时变和建模不确定性的问题。仿真结果证明,模糊PID自适应控制器能很好地解决大气扰动、温度变化等环境干扰问题,改善了快速倾斜镜动态响应过程。研究结果为倾斜镜的快速控制提供了一种新的思路。     

遥控潜水器轨迹跟踪自适应模糊滑模控制方法研究

针对ROV位置和姿态精确定位控制的难题,通过对ROV数学模型的分析,设计了ROV滑模控制器;系统通过模糊推理来自适应降低抖振和逼近未知的非线性函数部分,利用李亚普诺夫稳定性理论证明了该系统的收敛性和稳定性,最后利用Simulink对控制系统进行了仿真研究;仿真结果表明:该控制器能够保证轨迹跟踪误差的快速收敛性,及对外界干扰的鲁棒性,初始误差3 s收敛到零,验证了理论分析的正确性和有效性。     

一类分数阶混沌系统的自适应同步

针对一类分数阶混沌系统的同步问题,基于分数阶系统的类Lyapunov稳定性理论,设计了一种新的自适应同步控制器以及控制增益系数自适应律.与现有结果相比,该方法具有控制器结构简单、控制代价小以及通用性强等特点,可适用于大部分典型的分数阶混沌系统.最后,数值仿真结果验证了所提方法运用于分数阶混沌系统同步研究的有效性.     

一种分数阶混沌系统同步的自适应滑模控制器设计

针对分数阶混沌系统的同步问题, 基于滑模控制理论和自适应控制理论, 设计了一个具有较强鲁棒性的分数阶积分滑模面, 并提出了一种自适应滑模控制器在不消除非线性项的情况下实现一类三维分数阶混沌系统同步的方法. 利用所设计的自适应滑膜控制器实现了分数阶Chen系统、分数阶Liu系统以及分数阶Arneodo系统的混沌同步. 数值模拟仿真结果验证了所设计的控制器的有效性和可行性.     

自适应同步参数未知的异结构分数阶超混沌系统

基于分数阶系统稳定理论,实现了分数阶超混沌CYQY系统与参数未知的分数阶超混沌Lorenz系统间的异结构自适应同步.不仅设计了控制器,还设计了参数自适应规则并保留了非线性项.数值仿真证实了自适应控制器的有效性. 关键词： 分数阶 超混沌 同步 自适应     

基于无模型方法的混沌系统自适应控制

传统的混沌控制方法大多需要获知混沌系统的模型知识, 但是工业实际中系统的参数经常是未知的,与此同时系统建模过程当中经常会不可避免地存在未建模的动态不确定性, 这种情况下常规的混沌控制方法不能取得优化的控制性能指标．为解决此问题, 提出了一类基于无模型方法的混沌系统自适应控制算法．该算法基于数据驱动, 无需混沌系统的先验知识, 无需训练过程, 在线调整参数较少, 是一种低成本的控制器．数学证明了该控制系统的稳定性, 仿真结果说明了这种理论的有效性． 关键词： 混沌控制 自适应 无模型 数据驱动     

基于自适应模糊控制的分数阶混沌系统同步

本文主要研究了带有未知外界扰动的分数阶混沌系统的同步问题.基于分数阶Lyapunov稳定性理论,构造了分数阶的参数自适应规则以及模糊自适应同步控制器.在稳定性分析中主要使用了平方Lyapunov函数.该控制方法可以实现两分数阶混沌系统的同步,使得同步误差渐近趋于0.最后,数值仿真结果验证了本文方法的有效性.     

非线性耦合对线性耦合同步的调制研究

基于李亚普诺夫稳定性理论,构造了指数型的李亚普诺夫函数,以四变量的Chen超混沌系统为例,解析地证明了线性耦合实现同步的可靠性．进一步研究了非线性耦合对线性耦合同步的调制作用．基于无量纲化的动力学方程定义一个统计函数来估算控制器的消耗功率,确定了线性耦合与非线性耦合实现同步对应的参数范围,数值计算结果验证了理论结果的可靠性．     

考虑模型不确定性和时延的静止无功补偿器自适应滑膜控制器设计

静止无功补偿器(static var compensator,SVC)不仅可以为电力系统提供无功支撑、稳定电压,其附加控制还可以有效提高系统暂态稳定性,但SVC模型参数的不确定性以及广域测量信号时延等外部干扰给附加控制器的设计带来很大的难度.提出了一种基于自适应滑模变结构理论的SVC鲁棒控制器设计方法,所设计控制器能有效提高系统暂态稳定性,并且其对于模型不确定性以及时延有较好的鲁棒性.首先根据区域惯量中心的运动方程建立了包含SVC的电力系统模型;然后将滑模变结构理论应用于电力系统模型中,求得SVC附加控制律,并通过自适应律优化控制器参数;最后通过四机两区域系统以及IEEE9节点系统对SVC控制器效果进行了仿真验证.结果表明,SVC自适应滑模控制器可以有效提升系统暂态稳定性,并且其性能优于传统的线性控制方法.     

基于径向基函数神经网络的多关节机器人滑模控制器

针对具有不确定性的多关节机器人系统,提出了一种径向基函数神经滑模控制方法;该控制方案采用全局滑模面,将神经网络的非线性映射能力与滑模控制的特点相结合,利用径向基神经网络自适应学习系统不确定性的未知上界,消弱了由滑模控制产生的抖动,同时保证了系统的鲁棒性;基于李亚普诺夫定理给出了系统稳定性的充分条件;仿真结果表明,该方法具有良好的轨迹跟踪和速度跟踪性能,提高了对于建模误差和不确定干扰等因素的鲁棒性。     

动基座激光束定向偏差测量新方法

提出了将二维摆镜和象限探测器相结合的动基座激光束定向偏差测量新方法.以摆镜作为快速调整激光发射主光轴方向的元件,利用象限探测器测量从目标返回激光主光轴的动态变化量,并从中分离光轴稳定平台运动对摆镜的耦合作用,得到激光主光轴相对目标视线的偏角,进而操控激光发射主光轴稳定瞄准目标.该方法具有较好的实时性,适用于运动目标的跟踪及时间为秒级的机载激光制导武器.     

高速压电倾斜镜动态特性分析

 介绍了高速压电倾斜镜的结构和工作原理，根据拉格朗日方程建立了高速压电倾斜镜转动的运动微分方程，推导了其固有频率的解析式，并以有限元模型与实测结果作了比较，证明所推导的理论模型是可信的，它对高速压电倾斜镜的结构设计具有指导意义。     

激光大气水平传输湍流畸变波前的功率谱分析I:波前整体倾斜与泰勒频率

利用自适应光学系统的哈特曼 (Hartmann)波前传感器 ,测量了激光实际大气水平传输湍流畸变波前中整体倾斜像差的时间功率谱 ,发现功率谱谱形与科尔莫戈罗夫 (Kolmogorov)湍流理论不完全符合。建立了一种根据实际测量的整体倾斜功率谱估测自适应光学系统倾斜镜需要的控制带宽大小和大气湍流的泰勒 (Tyler)频率指标的方法。     

中国科学院光电技术研究所的自适应光学研究进展

中国科学院光电技术研究所的自适应光学研究始于1979年。1980年建立自适应光学研究室,在突破了波前校正器(包括变形反射镜和高速倾斜反射镜)、波前传感器、波前处理机和波前控制等关键技术的基础上,研制了一系列自适应光学系统,用于天文望远镜、惯性约束聚变和人眼视觉研究等。     

一种快速倾斜镜系统的设计与应用

激光在大气中传输时,由于大气湍流的存在,会导致光束漂移和能量集中度下降。校正倾斜像差,可以提高激光在大气中传输的质量,而快速倾斜镜正是倾斜像差校正的关键部件。设计了一个基于柔性轴结构的二维压电陶瓷型快速倾斜镜,采用高压运算放大器PA96制作其驱动电源,并选用TMS320F2812型DSP芯片作为倾斜镜控制系统的核心处理器,经实验测试表明,该快速倾斜镜的偏转范围达到1.8mrad,谐振频率为432Hz,角分辨力约为0.5μrad。最后将此系统应用于激光大气传输倾斜像差校正实验中,实验结果表明,该系统能够有效提高光斑能量集中度并降低光斑漂移,可以应用于激光大气传输中对倾斜像差的校正。     

快速反射镜挠性支承运动学设计

挠性支承是快速反射镜的关键部件,介绍快速反射镜挠性支承的运动学设计.根据约束和自由度的空间关系确定挠性支承的约束和自由度模式,利用细杆作为约束元件构造4种快速反射镜挠性支承,并以此为依据对现有快速反射镜机构进行分类,获得两种新型挠性支承结构.研究结果可为机构选型、优化和工程设计提供指导和依据.     

基于反射镜补偿的粗精组合稳定控制系统性能对比与分析

介绍用于光电稳定的粗精组合稳定系统的工作原理。根据快速反射镜的不同结构,对系统模型提出两种假设,在此基础上,对系统的频域特性、稳定性等进行分析,得出结论:组合稳定控制系统的性能主要取决于主、子系统的带宽比及组合控制器K的选择。     

自适应光学系统中高速倾斜反射镜的稳定控制

 分析了自适应光学系统中高速倾斜反射镜的机械谐振现象及其对控制稳定性和控制带宽的影响。根据测量数据建立了机械谐振的动态数学模型。讨论了低通滤波和双二阶网络滤波等几种可以减小倾斜反射镜机械谐振的方法。实验表明采用网络滤波技术后 ,高速倾斜反射镜的控制稳定性和控制带宽都得到了较大的改善。     

基于模糊控制的自适应光学校正技术

自适应光学中普遍采用的比例-积分-微分(PID)控制严格依赖于变形镜的响应模型,响应模型的标定非常繁琐且性能容易随时间和温度而漂移.采用模糊控制摆脱了对变形镜响应模型的依赖,通过波面的快速重构,从波面中提取波面评价指标,将该评价指标及其微分作为模糊PID控制器的输入.选择模糊输入和输出论域的隶属度函数,设计出模糊规则库,通过模糊推理、解模糊等过程,对PID控制器的3个参数即比例kp、积分ki和微分kd进行模糊自整定,实现了自适应控制.采用高速数字信号处理器(DSP)设计了硬件验证测试平台,通过该平台的测试,证明该方法有效可行,在不需要变形镜响应矩阵的前提下,能够将光斑的衍射极限倍增因子β值从10—12校正到3—4,与传统的PID控制基本一致,但稳定性更好.因无需标定,故降低了变形镜的安装要求.     

Analysis of a combined tip-tilt and deformable mirror

A deformable mirror mounted on a two-axis tilt platform can provide wavefront compensation at a single location in an adaptive optics system, resulting in a significant reduction in the number of optical components in the system and in a simplification of the alignment. However, the moment of inertia of a deformable mirror is significantly different from that of the monolithic mirror commonly mounted on a tilt platform. We report on what are to our knowledge the first experimental results of mounting a microelectromechanical deformable mirror onto a fast steering platform and the first observation that at low operating frequencies high-order deformation of the deformable mirror membrane was not recorded.