Control por deslizamiento con red neuronal del espejo rápido piezoeléctrico

LU Lin ,  

SUN Chongshang ,  

LI Zhibin ,  

LIU Yazhou ,  

摘要

Para satisfacer las demandas técnicas de alineación y seguimiento de alta precisión en entornos complejos de comunicación láser, este trabajo diseña un algoritmo de control para el espejo de reflexión rápida accionado por cerámica piezoeléctrica (Fast Steering Mirror, FSM) con el fin de mejorar el rendimiento del seguimiento y la adaptabilidad en diferentes condiciones de trabajo. Primero, basado en la estructura Hammerstein, se estableció un modelo matemático no lineal del actuador piezoeléctrico, se utilizó el modelo Prandtl-Ishlinskii para modelar la histéresis estática y se empleó un método geométrico para obtener un modelo inverso como avance para linealizar el sistema. Luego, para el sistema linealizado, se diseñó un método de control que combina una red neuronal de función base radial (Radial Basis Function, RBF) con control deslizante. La red RBF aproxima los parámetros de la parte no modelada y no lineal en la ley de control terminal deslizante rápido no singular, mejorando la robustez mientras garantiza la precisión del seguimiento. Finalmente, se realizaron pruebas experimentales en una plataforma servo, con resultados que muestran que el algoritmo propuesto puede seguir eficazmente una trayectoria de referencia de frecuencia compuesta, logrando una respuesta rápida y precisa, error cuadrático medio inferior a 2.7 μrad, y puede compensar características dinámicas no modeladas del sistema; tras una desalineación del modelo del 10%, el error cuadrático medio en la señal sinusoidal de 50 Hz es menor de 7.3 μrad, con mejoras de aproximadamente 40.16% respecto al control deslizante terminal rápido no singular y 75.9% respecto al control activo anti-perturbaciones, permitiendo afrontar eficazmente las perturbaciones paramétricas.

关键词

comunicación láser;accionamiento piezoeléctrico;espejo rápido;red neuronal de función base radial;control deslizante

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