PI迟滞模型在压电变形镜开环控制中的应用

"基于PI迟滞模型的单压电变形镜开环控制.pdf" 这篇论文研究的是如何通过使用PI迟滞模型来改善单压电变形镜的开环控制性能，以解决压电非线性迟滞问题对自适应光学系统的影响。压电变形镜在自适应光学系统中扮演着关键角色，其精度和工作带宽直接影响系统的整体性能。然而，压电材料的非线性迟滞特性会导致控制精度下降和闭环工作带宽限制。 论文首先介绍了压电非线性迟滞现象对单压电变形镜性能的负面影响。迟滞现象是指当施加的电压变化时，压电材料的应变并不与电压成线性关系，而是呈现出一种滞后于电压输入的状态。这种现象会降低开环控制的精度，同时也会限制闭环系统的响应速度。 为了克服这一难题，研究者提出了采用PI迟滞模型来描述压电变形镜的非线性特性。PI模型是一种常见的控制器设计方法，它结合了比例(P)和积分(I)两个控制元素，能够有效地补偿系统的动态特性。在迟滞模型中，PI参数被用来描述压电材料的迟滞特性，通过辨识模型的权重来更准确地模拟实际行为。 具体实现过程中，研究者利用最小二乘法来识别PI迟滞模型的权重，这有助于计算出PI逆模型的权重和阈值。通过这种方法，可以得到一个修正后的控制电压，从而减小迟滞效应。在实验部分，研究者构建了一个基于哈特曼波前传感器的自适应光学测试平台，使用单压电变形镜的环形致动器进行离焦面形的开环控制实验。 实验结果显示，应用了PI迟滞模型后，压电变形镜的电压-变形迟滞从9.3%显著降低到1.2%，表明迟滞影响得到了显著抑制。同时，离焦面形的开环重构精度提高了70%以上，证明了该模型在开环控制中的有效性。 总结来说，这篇论文提供了一种基于PI迟滞模型的方法，用于提高单压电变形镜的开环控制精度，从而提升自适应光学系统的性能。这种方法通过精确建模和控制策略优化，成功地减小了压电材料的非线性迟滞影响，对于自适应光学领域的研究和应用具有重要的实践意义。