基于音圈电机的FSM微小定位控制系统的设计与实现

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1、硕士学位论文基于音圈电机的FSM微小定位控制系统的设计与实现DESIGNANDIMPLEMENTATIONOFMICRO-POSITIONINGFSMCONTROLSYSTEMBASEDONVOICECOILMOTOR张皓然哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TP273学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工程硕士学位论文基于音圈电机的FSM微小定位控制系统的设计与实现硕士研究生：张皓然导师：高会军教授申请学位：工程硕士学科：控制科学与工程所在单位：航天学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP273U.D.

2、C:621.3DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringDESIGNANDIMPLEMENTATIONOFPRECISEMICRO-POSITIONINGFSMCONTROLSYSTEMBASEDONVOICECOILMOTORCandidate：ZhangHaoranSupervisor：Prof.GaoHuijunAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ControlScienceandEngineeringAffiliation：SchoolofAstronau

3、ticsDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要快速控制反射镜(FSM)以其精密定位的特点，快速响应的能力，在空间科学和通信领域占据了越来越重要的位置，是当今最顶尖的技术之一。本课题主要针对通用的快速控制反射镜进行设计和研究。先确定快速控制反射镜的驱动单元，并从其涉及的力学关系着手，确定结构方案。结构上的某些关键部分需要进行重点设计，一般要在某些专业的仿真软件上进行结构仿真才能得到比较完善的结构体。基于该结构，我们研究整个FSM系统

4、时从整体到局部的抽离出FSM运行中最基本的运行模态，其中只有一个音圈电机以及其他电机的耦合关系，以此构建我们想要的控制系统模型，并据此建立其双闭环控制系统。通过分析系统模型，发现用传统PID进行参数整定简单方便，很容易得到较为合适的结果。但是也存在一些问题，比如其稳定性容易受到外界干扰的破坏，一套参数只能适用于一个控制器并不具有广泛的适用性。因此我们采用自适应算法优化的分数阶算子PID控制器，它除了具有强鲁棒性的优点外，还有广适应性的特点。在仿真完成后，我们用自主研发的DSP&FPGA的综合驱动板来验证算法，分别用CCS和Quartus对两种芯片分别进行实物仿真，得到关键部分仿真数据

5、。并用PD-B0409A驱动器自带上位机进行在线跟踪，得到实际位置曲线。通过仿真得到的结果与实际实验的位置结果相对比可以验证算法能否可用，也为今后相关方向的探索做了铺垫。关键词：快速控制反射镜；双闭环系统；遗传算法；分数阶I哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractAsthetoptechnology,faststeeringmirror(FSM)playsanincreasinglyimportantroleinthedomainofspaceandcommunicationscience.WemainlydesignandresearchthegeneralFSMinthis

6、article.WhatdrivestheFSManditsrelevantmechanicalinteractionshouldbeconsideredinacompletestructuraldesign.Somevitalpartofitneedtobeattachedmoreimportanceto,generallyspeaking,onlyinaprofessionalsoftwarecanweobtainaperfectone.Basedonthatstructuraldesignandtoobtainthecontrolsystemwedesire,westudyth

7、eFSMfromwholetoparttoextracttheminimumfunctioningmodelincludingonlyoneVoiceCoilMotor(VCM)whichservesasthebasicgearofthewholesystemandthecorrespondingcouplingeffectfromother.Andthen,establishthedualclosed-loopcontrolsystemaccording