圧電高速反射鏡のニューラルネットワークスライディングモード制御

LU Lin ,  

SUN Chongshang ,  

LI Zhibin ,  

LIU Yazhou ,  

摘要

複雑な環境下でのレーザー通信における高精度な照準と追尾の技術要求を満たすために、本稿では圧電セラミック駆動の高速反射鏡(Fast Steering Mirror、FSM)に対する制御アルゴリズムを設計し、追尾性能および異なる作業環境での適応能力を向上させた。まず、Hammerstein構造に基づき圧電アクチュエータの非線形数学モデルを構築し、Prandtl-Ishlinskiiモデルを用いて静的ヒステリシスをモデル化し、幾何学的手法で逆モデルを取得し、フィードフォワードとしてシステムの線形化を行った。次に線形化システムに対して,放射基底関数(Radial Basis Function、RBF)ニューラルネットワークとスライディングモード制御を組み合わせた制御方法を設計した。RBFニューラルネットワークを用いて,非モデル非線形部のパラメータを非特異高速端スライディングモード制御則内で近似し,追尾精度を担保しながらさらにロバスト性能を向上させた。最後にサーボ実験プラットフォーム上で実験検証を行い,実験結果は提案した制御アルゴリズムが複合周波数の参照軌道を効果的に追尾し,高速かつ精確な応答を実現し,平方平均二乗誤差が2.7 μrad以下であり,かつシステムの未モデル動特性を補償できることを示した。モデル不整合10%後においても50 Hz正弦信号の追尾平方平均二乗誤差は7.3 μrad未満であり,非特異高速端スライディングモード制御と比較して約40.16%、自抗擾制御と比較して約75.9%改善し,パラメータ摂動に効果的に対応可能である。

关键词

レーザー通信;圧電駆動;高速反射鏡;放射基底関数ニューラルネットワーク;スライディングモード制御

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