中国科学院南京天文光学技术研究所机构知识库

为了满足地基大口径望远镜精密稳像系统的需求，对大口径快摆镜(FSM)的控制方法进行了研究。为了解决三促动器FSM 的运动解耦为系统辨识带来的困难，通过解析法和系统辨识法相结合建立了FSM 的传递函数模型。依据该模型，设计了PID 控制器与模型预测控制器(MPC)，采用仿真和实验两种方式比较了两种控制器的效果。仿真结果表明，在受到阶跃扰动后，MPC 控制器的恢复速度是PID 控制器的45 倍。在50 Hz 正弦信号下，由于FSM 的大惯量特点，PID 控制器有严重的时滞，而MPC 控制器能以1.224×10-6″的误差稳定跟随。在噪声抑制方面，对实时加入10%幅值噪声的随机信号，MPC 控制器的噪声抑制效果是PID 控制器的13.3 倍。实验结果表明，MPC 控制器能以0.430″的误差稳定跟随50 Hz 正弦信号，其跟踪精度是PID 控制器3.212 倍，采用MPC 控制器的快摆镜能满足快摆镜高带宽和高精度的需求。