[发明专利]一种基于改进的重复控制器的倾斜镜振动抑制方法

说明书

本发明公开了一种基于改进的重复控制器的倾斜镜振动抑制方法，该控制方法插入倾斜镜系统来抑制振动。重复控制作为一种学习型的策略，它可以在系统扰动频率已知的情况下，使得误差衰减得到增强，并对系统干扰实现最佳地较正。本发明针对传统的重复控制方法会在非周期性频率下将扰动放大这一问题，提出一种改进的重复控制器从控制算法上进行优化，在提高系统扰动抑制能力的基础上不会引起其他频率的扰动放大。此外该方法只需要一个图像传感器，成本低。同时，其结构简单，不依赖于模型，易于操作和实现，不会导致振动抑制与噪声传播之间的折衷。

技术领域

本发明属于光电跟踪与控制领域，具体涉及一种基于改进的重复控制器的倾斜镜振动抑制方法，主要用于提高如天文望远镜系统等光电跟踪系统的扰动抑制能力，提高系统闭环性能。

背景技术

目前天文望远镜系统中需要克服的重要技术难点之一就是抑制振动，从而获取高清晰成像。重复控制作为一种学习型策略，它可以在不增加传感器数量、不依赖模型的基础上，当系统扰动频率已知时，实现最佳地较正，有效地提高系统的扰动抑制能力。虽然如此，传统的重复控制会在非周期性频率下将扰动放大。本研究旨在发明一种改进的重复控制器，缓解重复控制在非周期性频率下的扰动放大，从而进一步提高该方法在扰动抑制方面的优势。

发明内容

针对大型望远镜机械结构振动影响系统性能，而这种振动不能够被经典的自适应光学控制系统所补偿的问题，本文提出一种改进的重复控制器来进一步提高系统的扰动抑制能力。

为实现本发明的目的，本发明提供一种基于改进的重复控制器的倾斜镜振动抑制方法，其具体实施步骤如下：

步骤(1)：搭建一个经典反馈控制回路下的实验平台，用PSD(位置敏感器)来检测目标的偏差并反馈到控制回路中；

步骤(2)：利用PSD设计位置控制器C(z^-1)，完成基本的位置闭环，组成反馈控制回路；

步骤(3)：构建改进的重复控制器结构，实现一种基于尤拉参数化的改进的重复控制器结构，并将改进的重复控制器插入步骤(2)的反馈控制回路中；

步骤(4)：针对重复控制方法会在非周期性频率下将扰动放大的问题，设计一个合适的 Q滤波器，从而提高系统的扰动抑制能力和闭环性能。

其中，步骤(4)中，为了缓解在非周期性频率下的扰动放大，本发明设计了一个新的额外灵敏度函数E_IRC(z^-1)，可以表示为：

其中，E_IRC(z^-1)是额外的灵敏度函数的缩写，具体表示为E_IRC(z^-1)＝1-Q_IRC(z^-1)；α是一个可调参数,α∈[0,1]，z^-N是一个延迟环节；q(z^-1,l)为一个低通滤波器，l是一个正整数；

由此，在离散域的Q滤波器Q_IRC(z^-1)可以表示为以下形式：

其中，本发明中的改进的重复控制器中的q(z^-1,l)为一个MA(moving average)滤波器，该MA滤波器的形式如下：