Identificação do sistema do espelho rápido e formação de malha de controle robusto H∞
摘要
O espelho rápido de direção tipo bobina de voz (Voice Coil Actuator-Fast Steering Mirror, VCA-FSM) é um mecanismo servo importante nas comunicações a laser interestelares. Ele é acionado por um motor de bobina de voz, e a estrutura de suporte flexível dentro do FSM, bem como o movimento relativo entre os eixos, fazem com que o sistema apresente características de acoplamento complexas, o que reduz o desempenho do controle do sistema. Para esse problema, este artigo propõe um método de controle de desacoplamento baseado em formação de malha de duplo eixo com identificação de modelo <inline-formula><alternatives><math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M1"><msub><mrow><mi>H</mi></mrow><mrow><mi mathvariant="normal">∞</mi></mrow></msub></math><graphic specific-use="big" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/08DCCF23-9F47-4432-8790-34D3A1EFF201-M001.jpg"?></graphic><graphic specific-use="small" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/08DCCF23-9F47-4432-8790-34D3A1EFF201-M001c.jpg"?></graphic></alternatives></inline-formula>. Primeiro, resolve-se a sequência de resposta ao impulso do sistema com base nos dados de excitação e resposta, construindo-se uma matriz de Hankel para a identificação do sistema. Em segundo lugar, considerando as características de acoplamento do sistema, projeta-se um formador de malha de duplo eixo baseado em modelo nominal utilizando um controlador robusto <inline-formula><alternatives><math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M2"><msub><mrow><mi>H</mi></mrow><mrow><mi mathvariant="normal">∞</mi></mrow></msub></math><graphic specific-use="big" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/08DCCF23-9F47-4432-8790-34D3A1EFF201-M002.jpg"?></graphic><graphic specific-use="small" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/08DCCF23-9F47-4432-8790-34D3A1EFF201-M002c.jpg"?></graphic></alternatives></inline-formula>. Por fim, com base na plataforma experimental de controle servo VCA-FSM, foram realizados experimentos de varredura em onda quadrada e senoidal. Os resultados experimentais mostram que, em comparação com os controles LQG e LQR, o controlador robusto de formação de malha de duplo eixo proposto <inline-formula><alternatives><math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M3"><msub><mrow><mi mathvariant="bold-italic">H</mi></mrow><mrow><mi mathvariant="normal">∞</mi></mrow></msub></math><graphic specific-use="big" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/08DCCF23-9F47-4432-8790-34D3A1EFF201-M003.jpg"?></graphic><graphic specific-use="small" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/08DCCF23-9F47-4432-8790-34D3A1EFF201-M003c.jpg"?></graphic></alternatives></inline-formula> robusto aumentou a largura de banda do rastreamento em malha fechada dos eixos X e Y em 54,3 Hz e 54,8 Hz, respectivamente, reduzindo significativamente as características de acoplamento do sistema. O método de controle proposto melhora significativamente o desempenho do sistema servo VCA-FSM, alcançando controle desacoplado de alto desempenho do VCA-FSM de duplo eixo.
关键词
Motor de bobina de voz rápido; acoplamento duplo eixo; identificação do sistema; controle robusto H∞
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