La característica inherente de histéresis del espejo de direccionamiento rápido piezoeléctrico (Piezoelectric Fast Steering Mirror, PFSM) limita severamente la precisión de control en sistemas de posicionamiento de alta precisión. Para ello, este artículo compara sistemáticamente las diferencias de desempeño de las funciones de envolvente comunes desde tres dimensiones clave: complejidad temporal, condiciones necesarias para la inversión y fuentes de error; selecciona integralmente la función de envolvente lineal asimétrica y adopta el modelo generalizado Prandtl–Ishlinskii dependiente de la tasa basado en la función de envolvente lineal asimétrica (LRGPI). Para resolver eficazmente el problema de dependencia de tasa de la histéresis, se introduce un término derivado que amplía el rango de frecuencias aplicables del modelo. Posteriormente, se construye sistemáticamente un modelo inverso LRGPI de avance anticipado para verificar la eficacia de la compensación de la histéresis; finalmente, se diseña un método de control compuesto basado en el modelo inverso de avance anticipado para suprimir la influencia de las perturbaciones externas. Los experimentos de simulación muestran que el control de avance anticipado del modelo inverso LRGPI mejora el ancho de banda de la compensación de histéresis en un 5,78 % y un 28,69 % respectivamente en comparación con los modelos inversos basados en la función de envolvente tanh (TRGPI) y la función de envolvente cúbica (CRGPI). Los experimentos comparativos basados en la compensación de avance anticipado también muestran que el RMSE del control de avance anticipado LRGPI disminuye en un 62,7 %, 23,2 % y 26,4 % respectivamente en comparación con los modelos inversos PI, TRGPI y CRGPI, demostrando plenamente la superioridad significativa y la robustez del modelo LRGPI en la resolución del comportamiento de histéresis del PFSM.

espejo de direccionamiento rápido piezoeléctrico;característica de histéresis;dependencia de la tasa;función de envolvente asimétrica;modelo generalizado Prandtl-Ishlinskii;compensación inversa;control compuesto