複雑な環境下でのレーザー通信における高精度の対準と追従の技術要求を満たすために、本論文では圧電セラミック駆動の高速反射鏡（Fast Steering Mirror、FSM）に対して制御アルゴリズムを設計し、追従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構造に基づいて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リングし、幾何学的手法で逆モデルを求めて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、RBFニューラルネットワークで非モデル化された非線形部分のパラメータを非特異高速終端スライディングモード制御則中で近似し、追従精度を維持しつつロバスト性をさらに向上させた。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、実験結果は提案制御アルゴリズムが複合周波数の基準軌跡を効果的に追従し、高速かつ高精度な応答を実現し、二乗平均平方根誤差が2.7μrad以下であること、またモデルミスマッチ10%時に50Hz正弦信号追従の二乗平均平方根誤差が7.3μrad未満であることを示した。さらに、非特異高速終端スライディングモード制御に比べ約40.16%、自律抑制制御に比べ約75.9%追従性能が向上し、パラメータ摂動に効果的に対応できることが確認された。

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