Um die technischen Anforderungen der hochpräzisen Ausrichtung und Nachführung in der Laserkommunikation unter komplexen Bedingungen zu erfüllen, wurde in diesem Artikel ein Regelungsalgorithmus für einen schnell steuerbaren Spiegel mit piezoelektrischem Antrieb (Fast Steering Mirror, FSM) entwickelt, um die Nachführleistung und Anpassungsfähigkeit an verschiedene Arbeitsumgebungen zu verbessern. Zunächst wurde basierend auf der Hammerstein-Struktur ein nichtlineares mathematisches Modell des Piezoaktuators erstellt, das Prandtl-Ishlinskii-Modell zur statischen Hysterese verwendet und das Inversmodell geometrisch ermittelt, um es als Vorsteuerung zur Linearisierung des Systems zu nutzen. Anschließend wurde für das linearisierten System eine Regelungsmethode entwickelt, die Radialbasisfunktion (Radial Basis Function, RBF) neuronale Netze mit Sliding-Mode-Regelung kombiniert; das RBF-Netz approximiert die Parameter des nicht modellierten nichtlinearen Teils im nichsingulären schnellen End-Regelungsgesetz des Sliding Mode und verbessert so die Robustheit bei gleichbleibender Nachführgenauigkeit. Abschließend wurden Experimente auf einer Servoplatte durchgeführt; die Ergebnisse zeigen, dass der vorgeschlagene Regelungsalgorithmus die Nachführung einer zusammengesetzten Frequenzreferenz effektiv ermöglicht, schnelle und präzise Reaktionen erzielt, die quadratische Mittelwertfehler unter 2,7 μrad liegen und dynamische, nicht modellierte Systemeigenschaften kompensiert. Bei einem Modell-Mismatch von 10 % liegt der quadratische Mittelwertfehler bei der Nachführung eines 50-Hz-Sinus-Signals unter 7,3 μrad, was eine Verbesserung von etwa 40,16 % gegenüber dem nichsingulären schnellen End-Sliding-Mode-Regler und von etwa 75,9 % gegenüber der selbststörungsunterdrückenden Regelung darstellt und Parameterstörungen effektiv begegnet.

Laserkommunikation;piezoelektrischer Antrieb;schnelles Spiegel;radiale Basisfunktion;Sliding-Mode-Regelung