壓電陶瓷作動(dòng)器作為快速傾斜鏡的主要執(zhí)行機(jī)構(gòu),是空間激光通信能夠建立穩(wěn)定通信鏈路的保障。壓電陶瓷作動(dòng)器具備剛度大、位移分辨率高、輸出力大等優(yōu)點(diǎn),相比于音圈電機(jī)等其他執(zhí)行器來(lái)說(shuō)更適合應(yīng)用在光束的精跟蹤控制上。雖然壓電陶瓷作動(dòng)器有著眾多的優(yōu)點(diǎn),但是不可否認(rèn)的是其本身所固有的非對(duì)稱(chēng)的遲滯特性以及速率相關(guān)特性限制了壓電陶瓷作動(dòng)器的應(yīng)用。所謂非對(duì)稱(chēng)的遲滯特性即壓電陶瓷作動(dòng)器的輸入電壓和輸出位移之間呈現(xiàn)非中心對(duì)稱(chēng)的遲滯關(guān)系,并且遲滯環(huán)的大小和形狀會(huì)隨著輸入信號(hào)的頻率變化而變化。為了補(bǔ)償壓電陶瓷作動(dòng)器的非對(duì)稱(chēng)的遲滯特性和速率相關(guān)特性,本文基于Hammerstein模型來(lái)描述壓電陶瓷作動(dòng)器的非對(duì)稱(chēng)的遲滯特性以及速率相關(guān)特性。首先,建立了由對(duì)稱(chēng)遲的滯模型串聯(lián)非線性補(bǔ)償函數(shù)的非對(duì)稱(chēng)遲滯模型。進(jìn)一步,提出了相應(yīng)的模型辨識(shí)方法,利用對(duì)稱(chēng)遲滯模型描述實(shí)際的非對(duì)稱(chēng)遲滯現(xiàn)象,此時(shí)會(huì)引入較大的模型誤差,再通過(guò)無(wú)記憶非線性補(bǔ)償函數(shù)校正對(duì)稱(chēng)遲滯模型的輸出,以達(dá)到減小模型誤差的目的。所述對(duì)稱(chēng)遲滯模型以及非線性補(bǔ)償函數(shù)均由多項(xiàng)式來(lái)描述,具有辨識(shí)方法簡(jiǎn)單以及所需辨識(shí)參數(shù)少的優(yōu)點(diǎn)。為驗(yàn)證所提出模型的有效性,搭建了以壓電陶瓷微位移機(jī)... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

衛(wèi)星激光通信示意圖[8]

行建模分析。其中最為關(guān)鍵的就是補(bǔ)償好壓電陶瓷作動(dòng)器的遲滯、蠕變等非線性特性，盡可能的保證壓電陶瓷作動(dòng)器在相對(duì)高頻的輸入信號(hào)作用下也能夠得到有效的補(bǔ)償。因此，有必要對(duì)壓電陶瓷作動(dòng)器的非線性特性以及速率相關(guān)特性進(jìn)行深入分析，其中Hammerstein模型能夠很好的滿(mǎn)足控制需求。利用所建立的模型對(duì)壓電陶瓷作動(dòng)器進(jìn)行開(kāi)環(huán)上的補(bǔ)償，然后再將開(kāi)環(huán)補(bǔ)償后的殘差作為實(shí)際的控制量通過(guò)PID控制器來(lái)完成對(duì)壓電陶瓷作動(dòng)器的最終補(bǔ)償，這種前饋加反饋的控制方式可以相對(duì)提高控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度，滿(mǎn)足衛(wèi)星激光通信的實(shí)際需求。圖1-2衛(wèi)星激光通信粗跟蹤系統(tǒng)和精跟蹤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文-3-1.2快速傾斜鏡的結(jié)構(gòu)和工作原理快速傾斜鏡作為精跟蹤環(huán)節(jié)中的核心器件能夠有效降低激光光束窄、發(fā)散角孝大氣湍流等一系列因素所造成的激光光束偏離預(yù)期位置的不利因素�？焖賰A斜鏡具備諧振頻率高、跟蹤精度高、響應(yīng)速度快等一系列的優(yōu)點(diǎn)，在空間光通信中能夠與粗瞄系統(tǒng)配合完成復(fù)合軸的跟蹤系統(tǒng)，進(jìn)一步的提高系統(tǒng)的跟蹤精度，降低系統(tǒng)的跟蹤誤差。如圖1-3所示，為德國(guó)PI公司的S-330型號(hào)的快速反射鏡的實(shí)物圖，S-330型號(hào)的快速反射鏡最大偏轉(zhuǎn)能夠達(dá)到2mrad。在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中通過(guò)快速傾斜鏡內(nèi)部的壓電陶瓷作動(dòng)器的伸長(zhǎng)縮短來(lái)控制鏡面的偏轉(zhuǎn)進(jìn)而達(dá)到控制光束的目的。圖1-3快速傾斜鏡的實(shí)物圖從圖1-4的快速傾斜鏡的透視圖中可以看出，在實(shí)際的快速傾斜鏡內(nèi)部是由四個(gè)壓電陶瓷柱通過(guò)柔性鉸鏈與鏡面平臺(tái)連在一起。值得注意的是快速傾斜鏡的偏轉(zhuǎn)方向?yàn)閤軸和y軸兩個(gè)方向，其中任意一個(gè)偏轉(zhuǎn)軸都是由兩個(gè)壓電陶瓷作動(dòng)器協(xié)同控制的。壓電陶瓷柔性鉸鏈鏡面平臺(tái)圖1-4快速傾斜鏡的透視圖如圖1-5所示，負(fù)責(zé)同一個(gè)偏轉(zhuǎn)軸的兩個(gè)壓電陶瓷作動(dòng)器1和2均有兩個(gè)輸入電極，為了控制上的方便在制作的過(guò)程中將兩個(gè)壓電陶瓷作動(dòng)器的中間級(jí)連接

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]壓電陶瓷遲滯非線性的成因與校正[J]. 史麗萍,魏艷波,魏喜雯,張波,徐艷春,瞿曉東.  黑龍江大學(xué)工程學(xué)報(bào). 2013(02)
[2]衛(wèi)星激光通信現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J]. 趙尚弘,吳繼禮,李勇軍,王翔,馬麗華,韓仲祥.  激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2011(09)
[3]壓電陶瓷執(zhí)行器遲滯的滑模逆補(bǔ)償控制[J]. 賴(lài)志林,劉向東,耿潔,李黎.  光學(xué)精密工程. 2011(06)
[4]基于前饋控制的交流伺服系統(tǒng)高速定位控制[J]. 郝雙暉,蔡一,鄭偉峰,劉杰,郝明暉.  微特電機(jī). 2010(02)
[5]超磁致驅(qū)動(dòng)器遲滯系統(tǒng)逆模補(bǔ)償控制[J]. 王湘江,王興松.  中國(guó)機(jī)械工程. 2007(10)
[6]衛(wèi)星激光通信 Ⅰ鏈路和終端技術(shù)[J]. 劉立人.  中國(guó)激光. 2007(01)
[7]國(guó)內(nèi)外空間光通信技術(shù)發(fā)展及趨勢(shì)研究[J]. 孫兆偉,吳國(guó)強(qiáng),孔憲仁,趙丹.  光通信技術(shù). 2005(09)
[8]自由空間激光通信最新進(jìn)展[J]. 馬惠軍,朱小磊.  激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2005(03)
[9]壓電陶瓷執(zhí)行器遲滯與非線性成因分析[J]. 崔玉國(guó),孫寶元,董維杰,楊志欣.  光學(xué)精密工程. 2003(03)
[10]壓電陶瓷基本特性研究[J]. 張濤,孫立寧,蔡鶴皋.  光學(xué)精密工程. 1998(05)

碩士論文
[1]基于遲滯環(huán)對(duì)稱(chēng)性的壓電陶瓷遲滯補(bǔ)償算法研究[D]. 李銳.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[2]基于Hammerstein模型壓電陶瓷執(zhí)行器遲滯非線性建模及控制方法[D]. 韓婷婷.吉林大學(xué) 2017



本文編號(hào)：2968779