Die inhärente Hysterese-Eigenschaft des piezoelektrischen Schnelllenkspiegels (Piezoelectric Fast Steering Mirror, PFSM) begrenzt die Steuerungsgenauigkeit in präzisen Positioniersystemen erheblich. Zu diesem Zweck vergleicht dieser Artikel systematisch die Leistungsunterschiede gängiger Hüllkurvenfunktionen aus drei Kernperspektiven: Zeitkomplexität, notwendige Inversionsbedingungen und Fehlerquellen; es wird umfassend eine asymmetrische lineare Hüllkurvenfunktion ausgewählt und das auf dieser Funktion basierende ratenabhängige verallgemeinerte Prandtl–Ishlinskii-Modell (LRGPI) angewandt. Um das ratenabhängige Hystereseproblem effektiv zu lösen, wird ein Ableitungsterm eingeführt, der den anwendbaren Frequenzbereich des Modells erweitert. Anschließend wird systematisch ein LRGPI-Inversmodell mit Vorsteuerung aufgebaut und die Wirksamkeit der Hysterese-Kompensation verifiziert; schließlich wird eine auf dem inversen Vorsteuerungsmodell basierende kombinierte Steuerungsmethode entwickelt, um den Einfluss äußerer Störungen zu unterdrücken. Simulationsexperimente zeigen, dass die Vorsteuerung mit dem LRGPI-Inversmodell die Bandbreite der Hysterese-Kompensation im Vergleich zu den auf der Tanh-Hüllkurvenfunktion basierenden ratenabhängigen verallgemeinerten PI-Modellen (TRGPI) und den auf der kubischen Hüllkurvenfunktion basierenden Modellen (CRGPI) um 5,78 % bzw. 28,69 % erhöht. Vergleichende Experimente mit der Vorsteuerungskompensation zeigen außerdem, dass der RMSE der LRGPI-Vorsteuerung im Vergleich zu den PI-Inversmodellen, TRGPI und CRGPI um 62,7 %, 23,2 % bzw. 26,4 % reduziert wird, was die signifikante Überlegenheit und Robustheit des LRGPI-Modells bei der Lösung des Hystereseverhaltens von PFSM eindrucksvoll bestätigt.

piezoelektrischer Schnelllenkspiegel;Hystereseeigenschaften;Ratenabhängigkeit;asymmetrische Hüllkurvenfunktion;verallgemeinertes Prandtl-Ishlinskii-Modell;inverse Kompensation;kombinierte Steuerung