本发明专利技术公开了一种快速倾斜镜控制系统中串联型PI-PI的控制器，该控制器由2个串联型的PI控制器组成，即2个实数零点和2个积分器构成的控制器，该控制器参数整定准则为在满足可设置的相位裕量、幅值裕量的情况下，最大化控制器增益；根据这一个准则得到了参数整定结果，并将该控制器与传统的PI控制器进行了比较，通过实验验证了该控制器在不增加跟踪带宽的前提下，提高系统控制性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及跟踪控制领域，具体的涉及一种快速倾斜镜控制系统中串联型PI-PI 的控制器，用于实现光束位置的高精度控制，本控制器同样适用于其他直线驱动控制系统， 比如变形镜系统。
技术介绍
快速倾斜镜广泛用于自由空间光通信、自适应光学、视轴稳定中，是一种精密的光束校正技术。快速倾斜镜控制系统一般是利用跟踪传感器(CCD、PSD、四象限等)提供的视轴误差进行闭环。近几年，国内外已经实现了位置闭环和跟踪环路结合的双环控制结构。该双环控制结构的方法主要利用高带宽的位置闭环环路消除非线性影响，为跟踪环路提供一个良好的控制对象。参见文献(large high performance fast steering mirrors with fpga-embedded controls, felix E. morgan. SPIE Vol. 7466)，该文献中已经给出快速倾斜镜位置控制方法和实现途径。简单的说，采用高带宽的位置闭环后，跟踪环路控制对象可以看成一个简单的延迟环节。要实现良好的跟踪性能，通常是提高跟踪环路控制器(通常都是PI)增益。但是由于受到跟踪传感器延迟的影响，很难实现高带宽。减小延迟对于成像质量、探测精度都会带来影响。此外，高带宽也容易带来更多的噪声。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题为克服现有技术的不足，提出一种快速倾斜镜控制系统中串联型PI-PI的控制器，在不提高跟踪带宽的前提下，提高系统控制性能。本专利技术解决上述技术问题的技术方案为一种快速倾斜镜控制系统中串联型 PI-PI的控制器，其特征在于该串联型PI-PI的控制器不是简单的PI控制器，而是由2个串联型的PI控制器组成，即2个实数零点和2个积分器构成的控制器，用公式描述如下G (s) = —————-式中，G。(s)为跟踪控制器、Kp为控制器增益，1\、Td为实数零点。并且其中2个实数零点参数满足Ti = 4Td。进一步的，该串联型PI-PI的控制器的参数整定准则是在满足可以设置相位裕量(P.M.)、幅值裕量(G.M.)条件下，最大化控制器增益；在这里设(P.M.)不小于45°、 (G. M.)不小于6dB,用数学函数描述如下Max KpGM. > 6dBs.t.\πL 4基于该参数整定准则得到控制器参数整定结果如下权利要求1.一种快速倾斜镜控制系统中串联型PI-PI的控制器，其特征在于该串联型PI-PI 的控制器是由2个串联型的PI控制器组成，即2个实数零点和2个积分器构成的控制器， 用公式描述如下Kp(TiS + l)(TdS + l) 训=- -式中，G。(s)为跟踪控制器、Kp为控制器增益，1\、Td为实数零点； 并且其中2个实数零点参数满足Ti = 4Td。2.根据权利要求1所述的一种快速倾斜镜控制系统中串联型PI-PI的控制器，其特征在于该串联型PI-PI的控制器的参数整定准则是在满足可以设置相位裕量(P. M.)、幅值裕量(G. M.)条件下，最大化控制器增益；在这里设(P. M.)不小于45°、(G. M.)不小于6dB， 用数学函数描述如下Max KpGM. > 6dB叉广]πL 4基于该参数整定准则得到控制器参数整定结果如下K - J^ ττ _ 切ΚΡ - Αη 2，1 d -——，A.-—— 40rπ π式中，τ为系统延迟时间，几倍于CCD传感器的采样时间。3.根据权利要求2所述的一种快速倾斜镜控制系统中串联型PI-PI的控制器，其特征在于所述的参数整定准则，该串联型PI-PI的控制器实现过程如下根据相位裕量定义以及三角变换公式，将控制器增益转化为增益穿越频率和延迟时间的如下函数K _0.2w2g sin2 (0.25^· +r)P - 5 cos(0.25^· + wgr) + cos2 (0.25^· + wgr) +16SKv式中，wg为增益穿越频率式取得极值的条件是# = 0，于是有 τ ^ 0.25 π ；将这个结果带入相位裕量定义的方程中就可以得到控制器参数的整定结果；并将该参数整定结果带入幅值裕量定义中，可以求出P.M. = 0. 25 π , G. Μ. = 6.2dB，满足权利要求2所述的参数整定准则。全文摘要本专利技术公开了一种快速倾斜镜控制系统中串联型PI-PI的控制器，该控制器由2个串联型的PI控制器组成，即2个实数零点和2个积分器构成的控制器，该控制器参数整定准则为在满足可设置的相位裕量、幅值裕量的情况下，最大化控制器增益；根据这一个准则得到了参数整定结果，并将该控制器与传统的PI控制器进行了比较，通过实验验证了该控制器在不增加跟踪带宽的前提下，提高系统控制性能。文档编号G05B11/42GK102385312SQ20111032801公开日2012年3月21日 申请日期2011年10月26日 优先权日2011年10月26日专利技术者任戈, 傅承毓, 包启亮, 唐涛, 蒋晶, 黄永梅 申请人:中国科学院光电技术研究所本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：唐涛，任戈，黄永梅，傅承毓，蒋晶，包启亮，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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