1、快速傾斜鏡是星間激光通信系統(tǒng)中重要組成部件，是星間激光通信實(shí)現(xiàn)捕獲、瞄準(zhǔn)和跟蹤的保障。壓電陶瓷致動(dòng)器具有輸出力大、定位精度高、體積小、剛度大、響應(yīng)速度快以及不發(fā)熱等優(yōu)點(diǎn)，是驅(qū)動(dòng)快速傾斜鏡的理想裝置。但是由于壓電陶瓷致動(dòng)器存在著遲滯和蠕變非線(xiàn)性現(xiàn)象，對(duì)快速傾斜鏡的定位性能造成影響，其中遲滯特性影響最為嚴(yán)重，因此如何解決遲滯非線(xiàn)性的問(wèn)題是當(dāng)前研究的熱門(mén)話(huà)題之一。為減小遲滯非線(xiàn)性對(duì)壓電陶瓷致動(dòng)器定位性能的影響，更好的發(fā)揮其性能，本文對(duì)壓電陶瓷

2、致動(dòng)器的遲滯特性進(jìn)行深入研究，揭示其遲滯的成因，建立遲滯特性的數(shù)學(xué)模型，研究壓電陶瓷致動(dòng)器控制算法以降低遲滯非線(xiàn)性的對(duì)系統(tǒng)的影響，同時(shí)通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證模型和算法的有效性。
　　首先，通過(guò)分析壓電陶瓷致動(dòng)器的遲滯特性提出并研究了能夠描述遲滯非線(xiàn)性的改進(jìn)Prandtl-Ishlinskii（PI）數(shù)學(xué)模型，并通過(guò)最小二乘法來(lái)辨識(shí)模型中的參數(shù)的解析解。建立壓電陶瓷致動(dòng)器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，改進(jìn)PI數(shù)學(xué)模型及最小二乘法參

3、數(shù)辨識(shí)能夠有效的描述壓電陶瓷致動(dòng)器遲滯特性，誤差在1％以?xún)?nèi)，并且改進(jìn)PI數(shù)學(xué)模型算法在時(shí)間復(fù)雜度上要遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)PI數(shù)學(xué)模型，有效的提高控制系統(tǒng)帶寬并且在實(shí)際工程中易實(shí)現(xiàn)。
　　其次，提出了基于壓電陶瓷致動(dòng)器的改進(jìn)Prandtl-Ishlinskii（PI）數(shù)學(xué)模型前饋線(xiàn)性化控制方法，即通過(guò)改進(jìn)PI數(shù)學(xué)模型得到描述遲滯特性的逆模型，并通過(guò)逆模型前饋將期望信號(hào)轉(zhuǎn)化為壓電陶瓷致動(dòng)器的控制信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)遲滯的前饋逆補(bǔ)償獲得近線(xiàn)性系統(tǒng)，并通

4、過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)模型輸出與實(shí)物系統(tǒng)輸出對(duì)前饋線(xiàn)性化方法進(jìn)行驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通過(guò)前饋線(xiàn)性化模型線(xiàn)性誤差為0.9%，其線(xiàn)性度滿(mǎn)足對(duì)壓電陶瓷精確控制的需求。
　　最后，為了提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，能夠精確的、快速的控制快速傾斜鏡，設(shè)計(jì)了改進(jìn)Prandtl-Ishlinskii（PI）模型前饋線(xiàn)性化與魯棒控制的復(fù)合控制方法，通過(guò)仿真和在線(xiàn)實(shí)驗(yàn)對(duì)比不同頻率下復(fù)合控制和反饋控制的跟蹤性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該復(fù)合控制方法能夠顯著地提高定位控制精度，并且具有