삼유연 빔 레이저 비전 진동 측정 및 적응 퍼지 슬라이딩 모드 제어

HU Zhongli ,  

QIU Zhicheng ,  

LI Min ,  

摘要

삼유연 빔 결합 구조는 우주 기계 팔과 같은 항공우주 분야에서 널리 사용됩니다. 세 개의 유연한 결합 압전 빔으로 구성된 이동 가능한 유연 다체 시스템의 능동 진동 제어를 구현하기 위해 본 논문에서는 적응 역단계 퍼지 슬라이딩 모드 제어기(ABFSMC)를 설계하였으며, 레이저 변위 센서와 선형 레이저 비전 진동 측정 시스템을 사용하여 유연 빔의 진동을 고정밀로 측정하였습니다. 이 시스템은 스프링으로 결합된 두 개의 유연 압전 빔과 하나의 독립 유연 빔으로 구성됩니다. 시스템의 동역학 모델을 구축하고 웨이브릿 변환과 프로스트 아이스 최적화 알고리즘을 결합하여 상태 공간 방정식의 매개변수를 최적 식별하여 보다 실제에 가까운 정밀 모델을 얻었습니다. 제안된 ABFSMC 제어기를 기반으로 정점 자극과 사다리꼴 궤적 자극 두 가지 자극 방식에서 진동 측정, 제어 시뮬레이션 및 실험 연구를 수행하였습니다. 실험 결과 선형 레이저 비전 진동 측정 시스템은 0.1 mm 미만의 측정 오차로 높은 측정 정확도를 가짐을 보여주었습니다; 정점 자극 조건에서 ABFSMC 제어기는 약 9초 이내에 이중 유연 빔 결합 시스템의 진동을 효과적으로 억제할 수 있었으며, 기존의 PD 제어기는 동일한 효과를 내기 위해 약 15초가 걸렸습니다; 사다리꼴 궤적 자극하의 이중 빔 시스템 뿐만 아니라 정점 및 사다리꼴 궤적 자극 하의 단일 빔 시스템에서도 ABFSMC 제어기는 더 빠른 진동 억제 능력을 보였습니다. 연구 결과 제안된 ABFSMC 제어기는 특히 작은 진폭 진동 억제 효과에서 기존의 고이득 PD 제어기보다 진동 억제 성능이 현저히 우수함을 나타냅니다.

关键词

레이저 비전; 시스템 식별; 능동 진동 제어; 삼유연 빔 시스템; 적응 역단계 퍼지 슬라이딩 모드 제어

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