專利名稱：一種基于快速傾斜鏡校正的振動(dòng)控制裝置的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及跟蹤控制領(lǐng)域，具體的涉及一種基于快速傾斜鏡校正的振動(dòng)控制裝置的控制方法，主要用于抑制平臺(tái)的振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)高清晰的圖像穩(wěn)定。
背景技術(shù)：
采用快速傾斜鏡抑制平臺(tái)的振動(dòng)，獲取高清晰的圖像是一項(xiàng)非常有意義的工作。 有很多的公開文獻(xiàn)如中國專利O00610089314. 9)以及論文(adaptive filler techniques for optical beam jitter control, SPIE, Vol. 7338,2009.)> (Fine Pointing Control for Optical Communications. IEEE, 2001)等都做了相應(yīng)的報(bào)道。文獻(xiàn)所給出的相關(guān)控制方法主要分為2個(gè)方面1)改善系統(tǒng)設(shè)計(jì)，減小系統(tǒng)延遲，提高跟蹤帶寬；幻建立自適應(yīng)控制算法，通過對(duì)預(yù)估模型和實(shí)際模型的最小均方誤差評(píng)估，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制。然而，高的控制帶寬總是受到多方面的限制，比如延遲、機(jī)械結(jié)構(gòu)。而自適應(yīng)算法需要解決最主要的技術(shù)問題如何獲取準(zhǔn)確的參考信號(hào)以及算法的穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種基于快速傾斜鏡校正的振動(dòng)控制裝置的控制方法，采用了基于捷聯(lián)的傳感器的復(fù)合控制方式，有效地抑制振動(dòng)。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案為一種基于快速傾斜鏡校正的振動(dòng)控制裝置的控制方法，其特征在于該裝置由角位移傳感器、快速傾斜鏡、伺服控制器、信標(biāo)光源、 圖像傳感器和平臺(tái)組成；其中快速傾斜鏡、角位移傳感器、圖像傳感器安裝在同一平臺(tái)上； 信標(biāo)光源用于模擬空間中任意圖像的點(diǎn)；快速傾斜鏡閉環(huán)控制的目的就是消除振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)信標(biāo)光源在圖像傳感器中高清晰的圖像穩(wěn)定；所述振動(dòng)的信息來自2個(gè)方面1)信標(biāo)光源和平臺(tái)之間的運(yùn)動(dòng)；幻平臺(tái)受到外界干擾后，傳遞給快速傾斜鏡和角位移傳感器的擾動(dòng)振動(dòng)；其中，角位移傳感器(1)安裝在平臺(tái)上而不是快速傾斜鏡上，直接測(cè)量外力施加到給平臺(tái)的振動(dòng)信息；所述的閉環(huán)控制采用反饋和基于擾動(dòng)的前饋相結(jié)合的復(fù)合控制方式。反饋控制包含了高帶寬位置環(huán)路和圖像跟蹤環(huán)路。進(jìn)一步的，所述的圖像傳感器為CXD或者四象限。進(jìn)一步的，所述的反饋回路，位置環(huán)路的控制帶寬應(yīng)該盡可能最大化，至少2倍于跟蹤環(huán)路的帶寬。進(jìn)一步的，所述的前饋控制，將角位移傳感器檢測(cè)到平臺(tái)的振動(dòng)信號(hào)經(jīng)過低通濾波器處理后，引入到高帶寬位置反饋的輸入節(jié)點(diǎn)處。低通濾波器的帶寬應(yīng)該小于位置環(huán)路的帶寬。本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)有(1)本發(fā)明不增加系統(tǒng)帶寬前提下，可以有效地提高振動(dòng)抑制能力；
(2)本發(fā)明控制算法簡單，穩(wěn)定可靠，工程實(shí)現(xiàn)容易；(3)本發(fā)明采用傳感器捷聯(lián)的方式，直接在安裝在平臺(tái)上。


圖1為本發(fā)明裝置示意圖；其中，1為角位移傳感器、2為伺服控制器、3為快速傾斜鏡、4為圖像傳感器、5為信標(biāo)光源、6為平臺(tái)；圖2為本發(fā)明控制結(jié)構(gòu)圖；其中，快速傾斜鏡傳遞函數(shù)特性G ；位置控制器=G1 ；前饋控制器Cff ；跟蹤控制器c2 ；擾動(dòng)Td ；跟蹤信號(hào)輸入R ；跟蹤信號(hào)輸出Y。角位移傳感器、圖像傳感器、位置傳感器特性近似為常數(shù)1。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
說明本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)本說明書揭示的內(nèi)容了解本發(fā)明的功效及優(yōu)點(diǎn)。如圖1所示，基于快速傾斜鏡校正的振動(dòng)控制裝置由快速傾斜鏡3、伺服控制器 2、角位移傳感器1、信標(biāo)光源5、圖像傳感器(如CCD、四象限等)4和平臺(tái)6組成。其中快速傾斜鏡3、角位移傳感器1、圖像傳感器4安裝在同一平臺(tái)上。信標(biāo)光源5用于模擬空間中任意圖像的點(diǎn)?？焖賰A斜鏡3閉環(huán)控制的目的就是消除振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)信標(biāo)光源5在圖像傳感器4中高清晰的圖像穩(wěn)定。振動(dòng)信息來自2個(gè)方面1)信標(biāo)光源5和平臺(tái)6之間的運(yùn)動(dòng)； 2)平臺(tái)6受到外界干擾后，傳遞給快速傾斜鏡3和角位移傳感器1的擾動(dòng)。伺服控制器2用于裝置的閉環(huán)控制，具體包含功率驅(qū)動(dòng)、控制板卡、高精度采集單元(模擬電路預(yù)處理單元、A/D、D/A)、驅(qū)動(dòng)電源等。通過采集單元獲取角位移傳感器1的模擬信號(hào)、圖像傳感器4的模擬信號(hào)。圖像傳感器4提供光源的位置偏差，該信號(hào)用做跟蹤回路的閉環(huán)信號(hào)。角位移傳感器1用于檢測(cè)平臺(tái)的振動(dòng)，用作前饋信號(hào)。
G1G ,反饋回路的設(shè)計(jì)已經(jīng)是非常成熟的方法，高帶寬的位置環(huán)路可以認(rèn)為J^J = I。
無論是位置反饋控制器、還是跟蹤控制器，都可以采用比率+積分(PI)類型的控制器，前饋控制器為一比例常數(shù)。值得注意的是對(duì)擾動(dòng)前饋信號(hào)必須經(jīng)過低通濾波處理后，乘一個(gè)常數(shù)Ktl引入到位置反饋的輸入點(diǎn)。在控制板卡里完成位置控制器、跟蹤控制器、前饋控制器， 就實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的控制方法。按照上述方法能夠?qū)崿F(xiàn)該方法的原理如下快速傾斜鏡的模型可以用一個(gè)三階系統(tǒng)描述如下
κG{s) = -————j-⑴由控制結(jié)構(gòu)圖1可以知道，該方法對(duì)擾動(dòng)的抑制能力為t ff\ + g]g,。、
[002權(quán)利要求
1.一種基于快速傾斜鏡校正的振動(dòng)控制裝置的控制方法，其特征在于該裝置由角位移傳感器(1)、快速傾斜鏡(3)、伺服控制器O)、信標(biāo)光源(5)、圖像傳感器(4)和平臺(tái)(6) 組成；其中快速傾斜鏡(3)、角位移傳感器(1)、圖像傳感器(4)安裝在同一平臺(tái)上；信標(biāo)光源(5)用于模擬空間中任意圖像的點(diǎn)；快速傾斜鏡(3)閉環(huán)控制的目的就是消除振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)信標(biāo)光源(5)在圖像傳感器⑷中高清晰的圖像穩(wěn)定；所述振動(dòng)的信息來自2個(gè)方面1) 信標(biāo)光源(5)和平臺(tái)(6)之間的運(yùn)動(dòng)；2)平臺(tái)(6)受到外界干擾后，傳遞給快速傾斜鏡(3) 和角位移傳感器(1)的擾動(dòng)振動(dòng)；其中角位移傳感器(1)安裝在平臺(tái)上(6)而不是快速傾斜鏡C3)上，直接測(cè)量外力施加到給平臺(tái)(6)的振動(dòng)信息；所述的閉環(huán)控制采用反饋和基于擾動(dòng)的前饋相結(jié)合的復(fù)合控制方式；反饋控制包含了高帶寬位置環(huán)路和圖像跟蹤環(huán)路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于快速傾斜鏡校正的振動(dòng)控制裝置的控制方法，其特征在于所述的圖像傳感器(4)為CCD或者四象限。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于快速傾斜鏡校正的振動(dòng)控制裝置的控制方法，其特征在于所述的反饋回路，位置環(huán)路的控制帶寬應(yīng)該盡可能最大化，至少2倍于跟蹤環(huán)路的帶寬。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于快速傾斜鏡校正的振動(dòng)控制裝置的控制方法，其特征在于所述的前饋控制，將角位移傳感器檢測(cè)到平臺(tái)的振動(dòng)信號(hào)經(jīng)過低通濾波器處理后， 引入到高帶寬位置反饋的輸入節(jié)點(diǎn)處；低通濾波器的帶寬應(yīng)該小于位置環(huán)路的帶寬。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于快速傾斜鏡校正的振動(dòng)控制裝置的控制方法，主要用于抑制平臺(tái)的振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)高清晰的圖像穩(wěn)定。具體涉及到快速傾斜鏡、伺服控制器、角位移傳感器、信標(biāo)光源、圖像傳感器(如CCD、四象限等)、平臺(tái)?？刂品椒ㄊ且环N基于擾動(dòng)的復(fù)合控制反饋回路包含了高帶寬位置反饋和跟蹤反饋；將角位移傳感器檢測(cè)到平臺(tái)的振動(dòng)信號(hào)經(jīng)過低通濾波器處理后，引入到高帶寬位置反饋的輸入節(jié)點(diǎn)處。本發(fā)明采用了捷聯(lián)的傳感器控制方式，有效地抑制振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了高清晰的穩(wěn)像，具有結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定可靠、工程實(shí)現(xiàn)容易。
文檔編號(hào)G05B11/42GK102540877SQ201210024560
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月3日
發(fā)明者任戈, 唐濤, 田竟, 蔣晶, 黃永梅 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所