高速ステアリングミラー（Fast Steering Mirror、FSM）は高精度光学システムの重要な装置です。音声コイルアクチュエータ（Voice Coil Actuator、VCA）駆動の柔軟な支持を持つFSMは複雑な結合特性を有し、システムモデルを複雑化させ、システムの制御性能に深刻な影響を及ぼします。本論文では、システム同定とモデル次元削減に基づく二軸積分増強スライディングモード制御法を提案します。まず、パルス応答に基づくハンケル行列システム同定法を用いてVCA-FSMの精密な結合モデルを構築し、次に平衡実現および平衡打ち切りを基にモデルの精度を確保しながら高次モデルの次元を削減しました。さらに、次元削減モデルに基づき、現代制御理論手法を用いて積分増強スライディングモードコントローラを設計し、状態オブザーバを設計してスライディングモードスイッチング関数および制御則を構成し、制御設計において符号関数を改良してスライディングモードチョッピングを除去しました。最後にVCA-FSMサーボ制御実験プラットフォームを基に周波数領域および時間領域の性能試験実験を実施しました。実験結果は、本論文で提案した制御法が単軸スライディングモードおよびPID制御法と比較して、システムの閉ループ追従帯域幅をそれぞれ約50.3％、251.3％向上させ、摂動抑制帯域幅をそれぞれ約39.9％、451.9％向上させ、ステップ応答の調整時間をそれぞれ約29.7％、97.7％短縮し、スパイラル追従精度をそれぞれ約48.5％、97.8％向上させ、強い結合特性を持つVCA-FSMのデカップリング制御を実現しました。本論文で提案する制御方法はVCA-FSMの制御性能を大幅に向上させました。

高速ステアリングミラー;音声コイルアクチュエータ;システム同定;モデル次元削減;スライディングモード制御