【摘 要】
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随着科学技术的进步,空间光通信技术飞速发展,并且受到了越来越多的重视。目前常用的卫星通信方式是微波通信,已无法满足人们的需求。相比之下,卫星激光通信具有很多优点,在卫星通信领域起着举足轻重的作用。瞄准、捕获和跟踪技术,是卫星激光通信过程中的重要技术,在瞄准控制技术中,快速倾斜镜作为一个核心执行器件,起到重要作用。压电陶瓷是快速倾斜镜的驱动部件,由于其本身具有逆压电效应,在电场作用下,会发生伸缩,从
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随着科学技术的进步,空间光通信技术飞速发展,并且受到了越来越多的重视。目前常用的卫星通信方式是微波通信,已无法满足人们的需求。相比之下,卫星激光通信具有很多优点,在卫星通信领域起着举足轻重的作用。瞄准、捕获和跟踪技术,是卫星激光通信过程中的重要技术,在瞄准控制技术中,快速倾斜镜作为一个核心执行器件,起到重要作用。压电陶瓷是快速倾斜镜的驱动部件,由于其本身具有逆压电效应,在电场作用下,会发生伸缩,从而推动快速倾斜镜发生角偏转。压电陶瓷长期在太空中工作,暴露在太空等恶劣环境下,会受到环境中的辐射以及温度变化的影响,其宏观性能会逐渐发生变化,从而导致快速倾斜镜的工作状态受到影响。为了整个通信链路的稳定和通信的准确性,很有必要对快速倾斜镜是否处于一个健康的工作状态进行检测。基于系统辨识,可完成对其动态性能进行检测的工作。关于系统辨识,主要流程有以下几个基本步骤:1、辨识或者测试实验;2、模型阶次结构的选择;3、参数估计;4、模型检验。本文完成对快速倾斜镜动态性能进行检测工作时,同样按照以上基本步骤进行。对快速倾斜镜的动态性能进行检测,重点是选取合适的动态模型进行系统辨识,压电陶瓷是快速倾斜镜的驱动部件,具有一些不利特性,迟滞特性的影响最大。对快速倾斜镜进行动态模型的建立本质上是建立动态模型来对压电陶瓷的迟滞特性进行描述。在本文中,分析了三种不同的可以描述压电陶瓷动态迟滞特性的非线性动态模型,并将其用于快速倾斜镜动态性能检测当中。第一个是广义Bouc-Wen模型,在经典Bouc-Wen模型基础上引入了和输入信号频率相关的指数函数作为松弛算子;第二个是广义P-I模型,不同于经典P-I模型在不同频率下参数值固定,广义P-I模型研究模型中参数与输入信号频率之间的关系;第三个是Hammerstein模型,该模型可以看做非线性静态部分和线性动态部分的串联,非线性静态部分选择经典P-I模型描述,线性动态部分选择ARX模型描述,因为具有线性动态部分,该模型在较高频率下具有明显优势,通过实验得到实际输入输出数据验证三个模型。最后对三种模型进行比较,在实验中施加同样的输入信号进行激励得到输入输出数据,辨识参数后,验证模型拟合结果。引入最大误差,最大相对误差,均方根误差等误差准则对三种模型拟合效果进行描述,通过比较可以发现,在实验输入信号相同的情况下,Hammerstein模型对于快速倾斜镜动态性能的描述能力最好。
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