高精度摆镜伺服系统设计及控制策略研究

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随着航空航天技术的迅速发展,对光机扫描仪的需求也越来越多,要求也越来越高,然而摆镜伺服系统又是光机扫描仪的关键组成部分,目前这种摆镜伺服系统主要采用的经典 PID控制算法还不能很好地满足高精度要求,很难使光机扫描仪扫描成像的质量达到满意的效果。  本文将摆镜伺服系统作为研究对象,提出了一种 PID控制和改进的重复控制算法并行的复合控制策略,以 PID控制为基础来对周期输入信号进行跟踪,通过与其并行的改进重复控制器对周期输入信号跟踪误差进行补偿,从而利用这种并行的控制结构来提高摆镜伺服系统的跟踪精度。  本文首先介绍了国内外光机扫描仪及其摆镜伺服系统的发展现状、研究热点、应用前景及重复控制基本理论,然后对摆镜伺服系统的模块包括电流、速度及位置传感器和伺服电机等模块进行了调研,比较了各自的优缺点,对其应用进行分析比较并在此基础上选型,接着在硬件基础上进行系统建模和控制算法设计,并利用 MATLAB/simulink软件对系统进行了仿真研究,仿真结果表明,本文提出的控制算法相对于经典的 PID控制在跟踪精度上有很大的提高,最后对系统的硬件电路和软件程序进行了基本的设计。  本文的研究工作为摆镜伺服系统的设计和控制策略的研究提供了新的思路。
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