压电式快速控制反射镜的迟滞特性及线性化.docx

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2025-02-26 发布于山东
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第23卷第6期2015年6月

光学精密工程

OpticsandPrecisionEngineering

Vol.23No.6Jun.2015

文章编号1004-924X(2015)06-1650-07

压电式快速控制反射镜的迟滞特性及线性化

袁刚1,2*,张小波1,王代华1,2,陈敏1

(1.重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室，重庆400044;

2.重庆大学光电工程学院精密与智能实验室，重庆400044)

摘要：针对压电式快速控制反射镜(FastSteeringMirror,FSM)的迟滞问题，分析了压电式FSM的工作原理和迟滞特性，建立了基于Bouc-Wen算子的压电式FSM的数学模型及其参数辨识方法。通过Bouc-Wen算子模拟压电式FSM输出镜面偏转角度中的迟滞分量，并根据在两个相位相同的输入驱动电压信号下压电式FSM的输出镜面偏转角度曲线辨识Bouc-Wen算子的全部参数。在此基础上，提出了压电式FSM的前馈线性化方法。为了验证提出的数学模型和线性化方法的原理，建立了压电式FSM及其线性化控制器的快速原型系统和Bouc-Wen算子参数辨识实验装置。实验结果表明：本文提出的参数辨识方法能够准确辨识压电式FSM的Bouc-Wen算子参数，提出的前馈线性化方法能够将压电式FSM的输出镜面偏转角度与输入控制电压的线性度提高到2.3%,迟滞误差减小到±0.5%,满足实际应用对精确控制压电式FSM的要求。

关键词：快速控制反射镜；压电陶瓷叠堆执行器；倾斜镜；迟滞；线性化

中图分类号：TN384;TH703文献标识码：Adoi:10.3788/OPE1650

Hysteresisandlinearizationofpiezoelectricfaststeeringmirror

YUANGang12,ZHANGXiao-bo1,WANGDai-hua1·2,CHENMing1

(1.KeyLaboratoryofOptoelectronicTechnologyandSystemsoftheMinistryofEducation,Chongqing400044,China;

2.PrecisionIntelligenceLaboratory,CollegeofOptoelectronicEngineering,

ChongqingUniversity,Chongqing400044,China)

*Correspondingauthor,E-mail:cquyuan@cqu.edu.cn

Abstract:ForthehysteresisofapiezoelectricFastSteeringMirror(FSM),theworkingprincipleandhysteresispropertiesofthepiezoelectricFSMwereanalyzed.TheBouc-WenhysteresisoperatorbasedmathematicalmodelofthepiezoelectricFSMandthecorrespondingparameteridentificationmethodwereproposed.ThehysteresiscomponentofexcursionangleofthepiezoelectricFSMwasestimatedbytheBouc-Wenhysteresisoperator,andparametersofBouc-WenhysteresisoperatorwereidentifiedaccordingtotheexcursionanglesofthepiezoelectricF