空间激光通信精跟踪系统：稳健控制与高精度研究

"空间激光通信精跟踪系统稳健控制技术研究" 在空间激光通信中，精确的捕获、瞄准和跟踪（Acquisition Pointing and Tracking, APT）系统是至关重要的技术，它采用复合轴结构，其中精跟踪系统对于整体跟踪精度的影响尤为显著。为了提升APT系统的稳定性和跟踪精度，研究者深入探讨了精跟踪系统的控制算法，特别是在系统补偿设计中应用了稳健控制技术。 在这一研究中，首先建立了精跟踪系统的增广对象数学模型，这是理解系统动态行为的基础。接着，利用现代稳健控制理论中的γ综合法设计了一种稳健的H∞控制器。这种方法的优势在于能够确保系统在面临不确定性或干扰时仍能保持良好的性能。通过这种设计，精跟踪系统的带宽得以提升到300 Hz以上，从而提高了与粗跟踪系统的带宽比，有助于实现更快速、更准确的跟踪。 仿真结果证实了该方法的有效性。无论是阶跃输入还是等效正弦输入的仿真测试，都表明精跟踪系统具备出色的稳健性，其跟踪精度优于0.8微弧度（μrad）。此外，室内模拟实验进一步证明了精跟踪系统的室内跟踪精度可达到4微弧度，这在实际应用中具有极高的价值，因为高精度的跟踪对于空间激光通信的稳定性至关重要。 关键词如“光通信”、“捕获和跟踪”（APT）、“精跟踪系统”、“稳健控制”以及“γ综合法”揭示了研究的核心领域和所用的技术手段。这项工作不仅为空间激光通信的精跟踪提供了理论和技术支持，还为未来相关领域的研究和实践提供了有价值的参考。 这项研究通过采用γ综合法设计的稳健H∞控制器，成功提升了空间激光通信精跟踪系统的稳健性和精度，这对于提高空间数据传输的效率和可靠性具有重大意义。随着技术的发展，类似的研究将进一步推动空间激光通信技术的进步，使其在未来的太空通信网络中发挥更大作用。