8六、实验结果分析

六、实验结果分析1实验系统系统的仿真结果较为理想，但为验证算法的有效性，还需要搭建实验系统对其进行实际验证，使用的设备主要有两块快速反射镜及其控制器、CCD相机和计算机控制系统。系统结构图如图所示图7实验系统示意图CCD的脱靶量输出频率为1KHZ。嵌于计算机内的伺服控制板卡上配备的数据采集系统的模数/数模转换的位数为16位，采集频率为200KHZ。实验系统框图如图9所示激光器自适应PID控制器D/A驱动器CCDFSM2FSM1偏差信号驱动器CCD闭环控制回路反馈量扰动信号图9系统实验框图52自适应PID控制算法抑制光束抖动实验考虑到实验设备和实验环境，桌面实验的主要设计思想是由伺服控制板卡控制快速反射镜1（FSM1）进行一定频率和幅值的扰动，模拟各种外界干扰所造成的光斑抖动，CCD相机检测目标光斑与靶面中心的位置偏差，并将偏差信号经由闭环回路送入控制器，自适应控制器根据输入信号通过上文分析推导得到的自适应控制律进行运算分别得出比例、积分、微分三个控制参数，快速反射镜驱动器根据得到的比例、积分、微分系数而产生相应的调节作用，驱动快速反射镜2（FSM2）产生相应的快速微小运动以此来减小光斑与靶面中心的偏差量，重复上述过程，直至偏差量小于某一阈值，近似认为偏差量为零，控制器调节作用停止，从而实现对光斑的精确跟踪。对控制器进行初始参数值的设定通过LABVIEW软件完成，本文使用的快速反射镜位移由驱动电压的绝对值决定，进行参数设置及求取跟踪误差精度时需要对快速反射镜的偏转量和控制电压进行量纲转换。为验证本文所设计的自适应控制算法的可靠性和优越性，实验中选择多组幅值、频率均不完全相同的扰动输入信号进行多次测试，并记录常规PID控制器在相同条件下的控制效果作为对比，最后对测得的实验数据进行整理和曲线拟合，并进行分析计算。图1005MRAD25HZ数据曲线图FIG1005MRAD25HZDATAGRAPHOFSYSTEM当扰动快速反射镜1（FSM1）产生的正弦扰动信号的幅值为05MRAD，频率为25HZ时，得到的数据曲线如图10中所示。当扰动快速反射镜1（FSM1）产生的正弦扰动信号的幅值为05MRAD，频率为50HZ时，得到的数据误差曲线如图11中所示图1105MRAD50HZ数据误差曲线图FIG1105MRAD50HZDATAERRORGRAPHOFSYSTEM当扰动快速反射镜1（FSM1）产生的正弦扰动信号的幅值为08MRAD，频率为50HZ时，得到的数据误差曲线如图12中所示图1208MRAD50HZ数据误差曲线图FIG1208MRAD50HZDATAERRORGRAPHOFSYSTEM由图可以看出，自适应控制算法的跟踪精度要明显优于常规PID。评价系统跟踪性能的主要指标有跟踪误差均方根、峰峰值和隔离度。由反馈数据计算得到的上述参量如表2所示表2实验参数表TAB2EXPERIMENTPARAMETERSOFSYSTEM幅值（V）频率HZ控制方式跟踪误差均方根（RAD）跟踪误差峰峰值（RAD）隔离度PID197586533482254576525自适应068874198796540318PID2886618137354217903550自适应109340309602501839PID4125731164694227582850自适应1826225483649446309453实验小结由实验数据可知当扰动信号的幅值和频率发生改变时，本文提出的控制算法均能获得较好的跟踪效果，信号幅值相同时，频率越低控制效果越好；频率相同时，幅值越小效果越好；在本文中进行的若干组实验中，跟踪误差均方根最小达到了07RAD，最大值也小于2RAD。在相同扰动信号情况下，本文提出的控制算法相比于