快反镜精跟踪平台模型参考自适应控制研究

)该理想三阶模型的阶跃响应曲线如图19所示图SEQ图\*ARABIC19参考模型单位阶跃响应图4.4仿真与实验结果快反镜实际模型仿真如图20所示。图SEQ图\*ARABIC20快反镜实际模型仿真快反镜参考模型仿真如图21所示。图SEQ图\*ARABIC21快反镜参考模型仿真本次研究中涉及的模型参考自适应控制系统的原理是建立在Simulink快反镜自适应控制系统仿真模拟基础上展开的，如图22所示图SEQ图\*ARABIC图SEQ图\*ARABIC22快反镜自适应控制系统的仿真模型以下所展示的是自适应控制器仿真界面，图中取自适应控制增益=1000(i=1,2,3,4)。图SEQ图\*ARABIC23自适应系统仿真了方便对Simulink图型模型结构受到未知因素干扰的情况下的运行情况，在输入信号上应当选取多种存在未知因素的信号，通过大规模的仿真试验，得出的仿真结果如下图所示。图24，25，,26分别是是输入u(t)=5sin5.024t，u(t)=5sin2.512t-sin10.048t，u(t)=5sin10.048t*sin0.628t下参考模型输出与自适应输出的对比图。图SEQ图\*ARABIC24输入u(t)=5sin5.024t的参考模型输出与自适应输出图SEQ图\*ARABIC25输入u(t)=5sin2.512t-sin10.048t的参考模型输出与自适应输出图SEQ图\*ARABIC26输入u(t)=5sin10.048t*sin0.628t的参考模型输出与自适应输出通过仿真结果不难发现，自适应控制效果符合预期目标，其不但可以有效调节快反镜的稳定性，也可以在受到随机干扰的情况下，精准高效跟踪参考模型的信号输出。4.5本章小结在快反镜控制系统中，需要对快反镜的X轴与Y轴进行控制，而且X轴与Y轴之间存在着耦合。文中重点研究的是基于误差方程多项式代数法的模型参考自适应方法应用在快反镜控制中的可行性与优势，因此本次研究根据实际情况合理精简研究模型，通常对X轴进行控制即可，不需要将两轴的耦合作用纳入考虑范围。快反镜控制系统目前依然只支持单向输入和输出。将多项式代数法模型引入该系统中，呈现出较为理想的效果。由此得出，在快反镜控制系统中引入自适应控制算法符合预期的校正目标。本章节主要采用基于误差多项式模型自适应控制，在全面深入研究和了解该模型自适应控制的底层逻辑和运作原理的基础上，设计了快反镜自适应控制器来抑制快反镜工作时的扰动，并能使一个稳定性较差的快反镜经过控制器的校正后，和一个动态性能良好的参考模型输出接近，达到了预期的效果。

5总结与展望本文主要运用模型参考自适应控制解决快反镜参数摄动的问题。本文选用500mm大口径快速反光镜作为数学模型，首先根据各部分元器件的物理特性，建立大口径快速反射镜系统的数学模型得到了其开环传递函数，在此基础上选择的输入信号为白噪音，输出信号以偏角位移角度，并在研究中引入Matlab系统来识别反射镜系统模型，得到500mm大口径快速反射镜系统的开环传递函数用于模型参考自适应控制的仿真。本文运用了两种模型参考自适应控制系统的设计。第一个是基于局部参数优化的模型参考自适应控制，主要目的是当快反镜收到干扰导致局部参数发生偏差时，自适应系统能迅速响应并抑制扰动从而保证快反镜的精度以及光电跟踪系统的跟踪精度。在保证快速反射镜主要性能得到反映的前提下，为了简化控制算法的复杂度，用稍微低阶次的数学模型去近似作为快速反射镜的数学模型。于是用了二阶模型来仿真实验。在推导出MIT自适应律后，根据模型参数算出自适应律参数的可取范围，并进行仿真验证，结果与预期效果一致，达到了希望的效果。第二个是基于误差多项式的模型参考自适应控制系统设计。首先了解了原理后，选择了一个动态性能良好的三阶模型作为参考模型，并对仿真模拟效果进行多次验证，最终结果与预期目标相符。由此反映自适应算法不仅可有效精简计算流程，同时具备极强的自适应控制能力，且能够持续保持较高的精确度。其不但可以有效加强液压系统的稳定性，在受到外界多种因素干扰的情况下，依然可以保持理想信号输出效果。通过本次学习，了解了模型参考自适应控制，也对光电跟踪系统及快反镜有了一定的了解。本文也存在很多不足，比如自适应输出与参考模型输出还是存在一定的误差，模型参考自适应控制系统还有很多种设计方法，今后我将继续研究其他，争取运用不同的设计方法来实现精度更高的模型参考自适应控制。本文还停留在理论仿真层面，希望有机会能设计出实际的自适应控制器，来真正运用到光电跟踪系统上。

参考文献[1]母万强.光电跟踪伺服控制系统的设计与实现[D].西南石油大学,2016.[2]张强.煤矿自动化设计及液压支架分析[J].中国科技投资,2013(Z2):181.[3]杨东,毛耀,丁科,李志俊.模型参考算法在快速反射镜中的应用[J].红外与激光工程,2013,42(10):2790-2795.[4]张鼎.基于扩张状态观测器和非线性PID的数字式悬浮控制系统研究[D].国防科学技术大学,2005.[5]谢新民,丁锋.自适应控制系统[M].清华大学出版社,2002.[6]NguyenAT,RafaqMS,ChoiHH,etal.AModelReferenceAdaptiveControlBasedSpeedControllerforaSurface-MountedPermanentMagnetSynchronousMotorDrive[J].IEEETransactionsonIndustrialElectronics,2018,65(12):9399-9409.[7]ButlerH,HonderdG,VanAmerongenJ.Modelreferenceadaptivecontrolofadirect-driveDCmotor[J].IEEEControlSystemsMagazine,989,9(1):80-84.[8]KLUKDJ,BOULETMT,TRUMPERDL.Ahigh-bandwidth,high-precision,two-axissteeringmirrorwithmovingironactuator[J].Mechatronics,2012,22(3):257-270.[9]刘力双,夏润秋,吕勇,陈青山,刘洋,王艳林,高宏,肖立亮,孔凡辉.音圈电机快速控制反射镜研究现状[J].激光杂志,2020,41(09):1-7.DOI:10.14016/ki.jgzz.2020.09.001.[10]蔡玉生,朱军,石磊,张景忠.大口径快速反射镜的模糊自适应PID控制[J].红外技术,2021,43(06):523-531.[11]林森,陈娟.光电跟踪伺服系统中的模型参考自适应控制[J].长春工业大学学报(自然科学版),2012,33(02):141-145.DOI:10.15923/22-1382/t.2012.02.009.[12]徐露兵,叶杨飞,陈国泉.基于MATLAB与自动控制原理的稳定性分析教学研究[J].科技风,2021(28):102-104.DOI:10.19392/ki.1671-7341.202128034.[13]王浩攀,张天丽,蒋成保.巨磁致伸缩快速转向反射镜及其谐振频率[J].红外与激光工程,2012,41(1