Robust finite-time adaptive control for high performance voice coil motor-actuated fast steering mirror

控制理论(社会学) 音圈 稳健性(进化) 计算机科学 均方根 电磁线圈 最小均方滤波器 执行机构 算法 自适应滤波器 物理 量子力学 生物化学 基因 人工智能 化学 控制(管理)
作者
Lina Wang,Zhongshi Wang,Fuchao Wang,Guangfeng Shi,Rui Xu
出处
期刊:Review of Scientific Instruments [American Institute of Physics]
卷期号:93 (12) 被引量:6
标识
DOI:10.1063/5.0124203
摘要

Fast steering mirror (FSM) is an efficient and reliable mechanical device in aerial optical image systems for controlling the beam direction with high precision. With the advantages of compact size, high speed, simple structure, and long linear stroke, voice coil motors are ideal actuators for FSM systems. However, model uncertainty can lead to poor performance or even system divergence, especially in environments with temperature variations, electromagnetic environment changes, etc. This paper proposes a novel finite-time adaptive control (FAC) algorithm for an FSM system to obtain high performance, i.e., positioning accuracy, dynamic performance, and robustness. In addition, the finite-time convergence of the controller is analyzed. In the experiments, the controller is implemented in a DSP-based microprocessor. The step response results show that the proposed algorithm has a shorter setting time, smaller overshoot, and smaller steady-state error compared to classical sliding mode control (SMC). The sinusoidal signal tracking accuracy of FAC + SMC has been improved by 19.8%. In addition, as the model uncertainty increases 10%, the root mean square errors (RMSEs) are 1.73″ and 1.18″ for SMC and FAC + SMC, respectively. With 20% model uncertainty, the RMSEs increase to 2.56″ and 1.85″, respectively. Extensive experiments demonstrate the general effectiveness of the proposed algorithm.
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