压电倾斜镜的高压驱动及高速控制

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1、第23卷第1O期光学精密工程Vo1．23No．102015年1O月0pticsandPrecisionEngineering0ct．2O15文章编号1004—924X(2015)10—2803—08压电倾斜镜的高压驱动及高速控制凡木文。，黄林海，李梅，饶长辉(1．中国科学院自适应光学重点实验室，四川成都610209；2．中国科学院光电技术研究所，四川成都610209；3．中国科学院大学，北京100049)摘要：由于压电倾斜镜的机械谐振会降低自适应光学伺服控制系统的校正带宽，本文研究了补偿压电倾斜镜

2、谐振特性的方法。根据压电倾斜镜机械谐振频率特性的动态模型和实测数据，提出了利用压电倾斜镜高压驱动器中现有的可编程逻辑门阵列(FPGA)设计多阶双二次型数字滤波器来优化系统的动态频率响应特性。基于多阶双二次型数字滤波器，高压驱动器能实时补偿驱动对象的频率特性，完成压电倾斜镜的正谐振和反谐振的同时补偿。将其与压电倾斜镜作为一体，可实现平坦的幅频特性，从而避免机械谐振，提高伺服控制带宽。实验结果表明：相对于传统的高带宽高压驱动器，提出的具有频率特性补偿功能的高带宽高压驱动器可在同样超调量下使系统误差带宽

3、从56Hz提高到了80Hz，并且低频抑制能力也得到提高。实验显示提出的具有频率特性补偿功能的高带宽高压驱动器更适合压电倾斜镜的高速动态应用。关键词：自适应光学；压电倾斜镜；高压驱动器；高速控制；机械谐振；特性补偿中图分类号：TN384；TH703文献标识码：Adoi：10．3788／OPE．20152310．2803High-。voltagedriveandcontrolforpiezoelectricfaststeeringmirrorFANMu～wen’。，HUANGLin—hal，LIMei

4、，RAOChang—hui’。KeyLaboratoryonAdaptiveOptics，ChineseAcademyofSciences，Chengdu610209，China；2．InstituteofOpticsandElectronics，ChineseAcademyofSciences，Chengdu610209，China；3．UniversityofChineseAcademyofSciences，Beijing100049，China)*C0rjrPs0gauthor，E-mail

5、：chrao@ioe．ac．cnAbstract：AsthemechanicresonanceofPiezoelectricFastSteeringMirror(PFSM)degradesthecor—rectionwidthofanadaptiveopticsservoloop，thispaperexploresthemethodtoimprovetheperform—anceofthefaststeeringmirrorinhigh—speedapplications．Onthebasisof

6、thedynamicmodelandmeasureddataofthePFSM，amulti—ordertWO—seconddigitalfilterwasembeddedintheFieldPro—grammableGateArray(FPGA)ofthehigh—voltagedriver．Thedigitalfiltercouldsuppressorcom—pensatetheresonancepointandtheanti—resonancepointatthesametime．Asawh

7、olewiththePF—SM，theoptimizedfrequencyresponseofthehigh—voltagedriverflattensthemagnituderesponse，a—voidsundesiredresonancebehaviorandimprovesthecontrolbandwidth．Ascomparedwiththatoftraditionalhigh—voltagedrivers，experimentalresultswiththeproposedhigh—

8、voltagedrivershowthatthecontrolbandwidthofthesystemiseffectivelyimprovedfrom56Hzto80Hzatthesameovershot，收稿日期：2015—03—23；修订日期：2015—06—05．基金项目：国家自然科学基金天文联合基金资助项目(No．11178004)光学精密工程第23卷andalsotheerrorrejectionatlowfrequencyisenhanced．Thehighbandw