新型压电扫描器的反馈控制的设计与实现

摘要

快速控制反射镜（FSM）广泛应用于空间光通信、天文观测、航天技术、激光雷达、激光加工、激光三维测量等领域，是一种可以实现对光束方向进行精密控制或者快速扫描的核心器件。实现扫描器的阵列化技术对于设备反应速度的提升，以及多功能的集成具有极大的意义。要实现阵列化技术，就对系统的各项性能提出了更高的要求。原来的开环控制技术目前暂时能够满足对系统稳定性，响应速率等性能的要求，但是采用闭环控制技术是更好的选择。
　　本课题主要研究了一维和二维压电陶瓷驱动的FSM子镜系统，以及阵列化二维FSM系统的反馈控制技术。硬件方面，完成了传感器安装，系统的电磁兼容性（EMC）设计，信号处理电路的设计等内容。软件方面，完成了数据采样及处理，系统模型的建立等内容，具体包括以下四个方面。
　　（1）根据传感器特点及应用环境，选定电阻应变片作为反馈传感器，研究并完成了电阻应变片的安装工作和探测系统的电磁兼容性（EMC）设计，获得了良好的结果。
　　（2）设计了电阻应变片的信号处理电路，完成了分别用于单子镜系统和阵列化系统的多个版本的电路的制作和调试。
　　（3）对采集的反馈数据进行了处理，包括对一维、二维系统经定标等工作。使得由反馈通道所获取的信号可反应FSM的镜面偏转状况，并用于反馈控制。
　　（4）研究了FSM系统的开环传递函数模型，通过最小二乘法进行参数辨识，建立了系统的传递函数模型。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 国内外研究概况

1.3 本课题意义及主要内容

2 位移反馈传感器的选择和安装

2.1 位移传感方案的选择

2.2 应变片的安装注意事项

2.3 反馈系统EMC设计

2.4 本章小结

3 信号处理电路的设计制作

3.1 信号转换模块

3.2 放大滤波模块

3.3 电源模块

3.4 电路板设计及测试

3.5 本章小结

4 数据采集及处理

4.1 数据采集及质量分析

4.2 信号初步处理

4.3 本章小结

5 系统模型辨识

5.1 参数模型分析

5.2 模型参数辨识

5.3 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间发表论文及专利