Controle adaptativo deslizante em tempo finito de alta precisão do sistema de espelho acionado por motor de bobina móvel e sua implementação

WANG Lina ,  

GU Yanan ,  

LIANG Huaidan ,  

ZHANG Cong ,  

SHI Guangfeng ,  

摘要

Para melhorar a precisão do controle do sistema de imagem óptica dinâmica aeronáutica, este estudo propõe uma estratégia de controle integrada baseada no controle deslizante adaptativo em tempo finito para o problema de controle de alta precisão do espelho acionado por motor de bobina móvel (Voice Coil Motor-Driven Mirror, VCMM). O sistema pode realizar um acompanhamento preciso do comando mesmo na presença de perturbações externas e incertezas do modelo. Primeiramente, com base nas características eletromecânicas do VCMM, foi estabelecido um modelo dinâmico geral do sistema. Em seguida, foi construída uma superfície deslizante proporcional-integral-derivada não linear para melhorar a velocidade de convergência do sistema de controle e suprimir o erro em regime estacionário. Com base nisso, utilizando a ideia de rejeição hierárquica de perturbações, foram projetados termos de controle de realimentação relacionados aos parâmetros do modelo e erros, termos de controle de comutação deslizante e termos de controle adaptativo, demonstrando rigorosamente, por meio do teorema de estabilidade de Lyapunov, a característica de convergência em tempo finito do sistema em malha fechada. Por fim, a efetividade da estratégia composta de controle proposta foi validada por experimentos comparativos. Os resultados experimentais mostram que, sob comando senoidal com amplitude de 180″ e frequência de 1 Hz, ao aplicar perturbações periódicas limitadas, os valores da raiz do erro quadrático médio e o valor pico a pico do erro de rastreamento foram apenas 0,28″ e 4,04″, respectivamente, significativamente melhores do que o controle deslizante convencional. O algoritmo de controle não apenas mantém um bom desempenho de rastreamento, mas também apresenta desempenho superior na supressão de perturbações. Este estudo oferece uma solução eficaz para o problema da supressão de perturbações e controle de rastreamento em sistemas de imagem optoeletrônicos aeronáuticos de alta precisão.

关键词

espelho acionado por motor de bobina móvel;sistema de imagem dinâmica aeronáutica;controle deslizante;controle adaptativo;convergência em tempo finito

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