Active disturbance rejection controller of fast steering mirror based on improved dragonfly algorithm

Jian-xin FENG; Ya-lei WANG; Qiang WANG; Biao XU

doi:10.37188/OPE.20212906.1301

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Active disturbance rejection controller of fast steering mirror based on improved dragonfly algorithm

Optoelectronic Contermeasures Technology | 更新时间：2021-07-03

- Active disturbance rejection controller of fast steering mirror based on improved dragonfly algorithm
- Optics and Precision Engineering Vol. 29, Issue 6, Pages: 1301-1310(2021)
- 作者机构：
  
  南京航空航天大学航天学院，江苏南京 211106
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.37188/OPE.20212906.1301
  CLC： TP273;TP18
- Received：25 December 2020，
  
  Revised：02 February 2021，
  
  Published：15 June 2021
- 稿件说明：
移动端阅览
冯建鑫,王雅雷,王强等.改进蜻蜓算法的快速反射镜自抗扰控制[J].光学精密工程,2021,29(06):1301-1310.

FENG Jian-xin,WANG Ya-lei,WANG Qiang,et al.Active disturbance rejection controller of fast steering mirror based on improved dragonfly algorithm[J].Optics and Precision Engineering,2021,29(06):1301-1310.
冯建鑫,王雅雷,王强等.改进蜻蜓算法的快速反射镜自抗扰控制[J].光学精密工程,2021,29(06):1301-1310. DOI： 10.37188/OPE.20212906.1301.

FENG Jian-xin,WANG Ya-lei,WANG Qiang,et al.Active disturbance rejection controller of fast steering mirror based on improved dragonfly algorithm[J].Optics and Precision Engineering,2021,29(06):1301-1310. DOI： 10.37188/OPE.20212906.1301.

摘要

为了提高天基激光武器光电跟瞄系统中快速反射镜（Fast Steering Mirror， FSM）的跟踪精度和抗干扰能力，建立了基于改进自抗扰控制器（Improved Active Disturbance Rejection Control， IADRC）的FSM闭环控制系统，对系统中IADRC的参数整定方法进行研究。由于试凑法整定效率低，传统优化算法整定易陷入局部最优，本文将蜻蜓算法用于IADRC参数整定，并对蜻蜓算法的惯性因子、列队因子和聚集因子的调整方式进行了改进，且在蜻蜓算法前期引入末位淘汰策略，后期引入贪婪策略，以进一步增强算法的全局搜索和局部开发能力。最后，在考虑卫星平台振动的情况下用基于改进前后蜻蜓算法的IADRC、基于粒子群优化算法的IADRC、基于遗传算法的IADRC、基于试凑法的IADRC和PID控制器分别控制FSM。实验结果表明：在FSM跟踪高频正弦信号时，基于改进蜻蜓算法的IADRC控制的FSM，其跟踪误差的均方根值为7.596 μrad，与其它5种控制器相比跟踪精度明显提升，基本满足激光武器领域中对FSM跟踪精度的要求。

Abstract

To improve the tracking accuracy and anti-interference ability of fast steering mirrors （FSMs） in the photoelectric tracking and pointing systems of space-based laser weapons， an FSM closed-loop control system based on an improved active disturbance rejection controller （IADRC） was presented herein. Owing to the inefficiency of obtaining IADRC parameters via trial and error and the ease of determining local optimal solutions using traditional optimization algorithms， an improved dragonfly algorithm was investigated as the parameter adjustment method of the IADRC. The inertial factors， alignment factors and cohesion factors of the dragonfly algorithm were modified， and the worst elimination strategy and the greedy strategy were introduced in the early and later stages of the algorithm to enhance the exploration and exploitation ability. Finally， a PID controller， an IADRC based on the trial method， a genetic algorithm， a particle swarm optimization algorithm， an initial dragonfly algorithm， and an improved dragonfly algorithm were employed in an FSM to track a high-frequency sinusoidal signal under the vibration of a satellite platform. Results show that when the FSM tracks high-frequency sinusoidal signals， the root-mean-square value of the tracking error in the case of the FSM controlled by the IADRC based on the improved dragonfly algorithm is 7.596 μrad. This is a significant improvement over the tracking accuracies of the FSMs controlled by other five controllers and meets the requirements of FSM tracking accuracy in the field of laser weapons.

关键词

Keywords

references

易瑔，孙先知，杨建昌，等 . 战术激光武器跟瞄精度分析［J］. 火力与指挥控制， 2018 ， 43 （ 6 ）： 98 - 102 .

YI Q ， SUN X ZH ， YANG J CH ， et al . Analysis on the accuracy of tactical laser weapon ［J］. Fire Control & Command Control ， 2018 ， 43 （ 6 ）： 98 - 102 . （in Chinese）

王福超，王昱棠，田大鹏 . 音圈快速反射镜的完全跟踪控制［J］. 光学精密工程， 2020 ， 28 （ 9 ）： 1997 - 2006 .

WANG F CH ， WANG Y T ， TIAN D P . Perfect tracking control for fast-steering mirror driven by voice coil motor ［J］. Opt. Precision Eng. ， 2020 ， 28 （ 9 ）： 1997 - 2006 . （in Chinese）

郭鹏飞，李玉霞，李剑锋，等 . 大口径望远镜主镜位置控制系统设计［J］. 光学学报， 2020 ， 40 （ 22 ）： 122 - 128 .

GUO P F ， LI Y X ， LI J F ， et al . Design of primary-mirror position control system in large telescope ［J］. Acta Optica Sinica ， 2020 ， 40 （ 22 ）： 122 - 128 . （in Chinese）

乔冠宇 . 快速反射镜闭环系统的自抗扰控制策略研究［D］. 长春：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所， 2012 .

QIAO G Y . Research on Active Disturbance Rejection Control Strategy of Fast-steering Mirror Closed Loop System ［D］. Changchun ： Changchun Institute of Optics ， Fine Mechanics and Physics ， Chinese Academy of Sciences， 2012 . （in Chinese）

魏文军，赵雪童 . 基于改进自抗扰的快速反射镜控制研究［J］. 红外技术， 2018 ， 40 （ 11 ）： 1071 - 1076 .

WEI W J ， ZHAO X T . Fast steering mirror control based on improved active disturbance rejection ［J］. Infrared Technology ， 2018 ， 40 （ 11 ）： 1071 - 1076 . （in Chinese）

崔宁，陈兴林，曹开锐，等 . 空间光通信精跟踪系统的模糊自抗扰控制［J］. 光学精密工程， 2015 ， 23 （ 5 ）： 1394 - 1400 .

CUI N ， CHEN X L ， CAO K R ， et al . Fuzzy active disturbance rejection control of fine tracking system for free space optical communication ［J］. Opt. Precision Eng. ， 2015 ， 23 （ 5 ）： 1394 - 1400 . （in Chinese）

SIRA-RAMÍREZ H . From flatness， GPI observers， GPI control and flat filters to observer-based ADRC ［J］. Control Theory and Technology ， 2018 ， 16 （ 4 ）： 249 - 260 .

MIRJALILI S . Dragonfly algorithm： a new meta-heuristic optimization technique for solving single-objective， discrete， and multi-objective problems ［J］. Neural Computing and Applications ， 2016 ， 27 （ 4 ）： 1053 - 1073 .

HAMMOURI A I ， MAFARJA M ， AL-BETAR M A ， et al . An improved Dragonfly Algorithm for feature selection ［J］. Knowledge-Based Systems ， 2020 ， 203 ： 106131 .

吴伟民，吴汪洋，林志毅，等 . 基于增强个体信息交流的蜻蜓算法［J］. 计算机工程与应用， 2017 ， 53 （ 4 ）： 10 - 14 .

WU W M ， WU W Y ， LIN ZH Y ， et al . Dragonfly algorithm based on enhancing exchange of individuals' information ［J］. Computer Engineering and Applications ， 2017 ， 53 （ 4 ）： 10 - 14 . （in Chinese）

胡小平，周非无 . 基于蜻蜓算法的改进研究［J］. 计算机科学与应用， 2019 ， 9 （ 7 ）： 1377 - 1386 .

HU X P ， ZHOU F W . Study on improved dradonfly algorithm ［J］. Computer Science and Application ， 2019 ， 9 （ 7 ）： 1377 - 1386 . （in Chinese）

黄浦，杨秀丽，修吉宏，等 . 音圈致动快速反射镜的降阶自抗扰控制［J］. 光学精密工程， 2020 ， 28 （ 6 ）： 1365 - 1374 .

HUANG P ， YANG X L ， XIU J H ， et al . Reduced-order active disturbance rejection control of fast steering mirror driven by VCA ［J］. Opt. Precision Eng. ， 2020 ， 28 （ 6 ）： 1365 - 1374 . （in Chinese）

Views

1122

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Optical system design of calibration light source in 0.05-0.1 MPa wide atmospheric pressure environment

Adaptive optimization control method for overexposure of industrial camera

Compensation of hysteresis effect of piezoelectric fast steering mirror in dynamic target tracking of ground-based large aperture telescope system

Structure design of two-axis fast steering mirror for aviation optoelectronic platform

Design and parameter optimization of frictionless cylinder based on aerostatic bearing

Related Author

BAI Suping

DONG Dapeng

YU Xin

PAN Guotao

WANG Yiqun

ZHUANG Jian

WU Wenlin

LIAO Xiaobo

Related Institution

Zhijiang Laboratory

School of Opto-Electronic Engineering， Changchun University of Science and Technology

School of Mechanical Engineering， Xi’ an Jiaotong University， Xi’ an

School of Manufacturing Science and Engineering， Key Laboratory of Testing Technology for Manufacturing Process， Minsitry of Education， Southwest University of Science and Technology

University of Chinese Academy of Sciences

AI问答

Address：No.3888 Dong Nanhu Road, Changchun, Jilin, China Postal code：130033
Tel：0431-86176855 Email：gxjmgc@ciomp.ac.cn
Technical support is provided by Beijing Founder electronics co., LTD 吉ICP备11002662号-17 京公网安备11010802024621
It is recommended to read the content of this site in Chrome&IE9+. Please switch to extreme mode in browser 360.
Cookies We use cookies to help provide and enhance our service and tailor content. By continuing, you agree to the use of cookies.

⁰