中国科学院南京天文光学技术研究所机构知识库

自适应光学系统是未来大型地基天文望远镜必不可少的重要组成，能够提高图像的分辨率和清晰度。自适应可变形镜是自适应光学系统的关键部件之一，目前国内外主要是使用音圈致动器与压电陶瓷致动器进行驱动的，而超磁致伸缩致动器作为一种新型致动器，其具有行程大、易驱动、响应速度快等优点，极其适合作为自适应可变形镜的驱动器。但是，超磁致伸缩致动器本身存在磁滞效应，无法直接进行线性化输出控制，迟滞非线性的存在是超磁致伸缩致动器应用的关键问题。

针对此问题，本文对超磁致伸缩致动器的控制系统进行了研究。本文的主要研究内容如下：
(1)提出了曲线预测控制算法，此方法是基于一阶回转曲线的数理迟滞校正
模型，算法通过离线数据处理结合在线实时控制的控制策略对超磁致伸缩致动器进行控制。
(2)利用LabVIEW进行编程，开发了超磁致伸缩致动器控制实验的软件程序，
包括一阶回转曲线采集实验程序以及曲线预测控制算法程序，并将其应用于本文的实验中。
(3)建立了超磁致伸缩致动器控制实验平台，利用实验平台采集了待控超磁
致伸缩致动器的一阶回转曲线，建立了此致动器的曲线预测控制算法模型，并利用实验平台对算法有效性进行了验证。
(4)利用实验平台采集的一阶回转曲线数据，对比了经典Preisach插值法与曲
线预测控制算法的预测精度，且测试了原始数据量对曲线预测控制算法的精度影响。

研究结果表明，与经典Preisach插值法相比，曲线预测控制算法的预测精度
更高，且曲线预测控制算法对原始数据量的依赖较小，低密度原始曲线数据仍能使曲线预测控制算法有着较好的控制效果。依靠离线计算与实时控制相结合的控制策略，曲线预测控制算法的软件开发更简单，且占用控制器的实时计算资源更低。通过实验平台进行超磁致伸缩致动器的控制实验，实验结果表明曲线预测控
制算法的控制精度能达0.1μm左右。

综上所述，本文提出了一种基于曲线预测的超磁致伸缩致动器控制方法，相较于经典Preisach插值法，其预测精度更高，所需建模数据量更少，占用实时计算资源更少，且同时具有较好的实际控制效果，具有一定的工程应用价值以及较高的实用性。