压电倾斜镜：自校正PID实现高精度跟踪控制

压电倾斜镜（Piezoelectric Fast Steering Mirror, PFSM）是一种高度集成的光学元件，它将光学、机械、电子和控制技术结合在一起，具有显著的复杂性和非线性特性。在实际应用中，尤其是对精密光学系统中的角度或位置控制，如激光指向或图像稳定等，压电材料的迟滞非线性特性成为实现高精度跟踪控制的一大挑战。这种非线性使得控制信号的响应不再是简单的线性关系，导致控制误差增大。 针对这个问题，本文提出了一个创新的方法，即通过建立带有扰动的压电倾斜镜单输入单输出模型，该模型考虑了实际系统中的不确定性和动态特性。作者采用自校正PID（Proportional-Integral-Derivative）控制算法，这是一种能够自动调整控制器参数以适应系统变化的控制策略，特别适用于处理非线性和滞后问题。 在闭环控制下，实验结果显示，相比于开环控制，自校正PID算法显著提高了系统性能。具体来说，系统闭环后的输入输出跟踪曲线的最大误差仅为0.66%，平均误差则低至0.10%。这表明自校正PID算法成功地提高了压电倾斜镜的跟踪精度，证明了其在高精度控制中的有效性。 关键词：压电倾斜镜、迟滞非线性、自校正PID、动态跟踪。这篇文章的学术贡献在于提供了一种实用的控制策略，对于优化压电倾斜镜在光学设备中的性能，以及推动相关领域的研究和技术进步具有重要意义。通过这项工作，研究人员展示了如何克服迟滞非线性带来的难题，为进一步提升压电倾斜镜在高精度、实时控制中的应用奠定了坚实基础。