基于自抗扰控制的2.5 m望远镜主轴伺服控制系统

为了满足2.5 m大视场望远镜的跟踪要求,提出了望远镜主轴伺服三闭环控制设计方法.在整定好的电流环输入端注入正弦信号,扫频测试主轴伺服速度环的开环频率特性.根据谐振频率设计结构滤波器抑制机械谐振,从而达到更高的闭环带宽.最后,依据辨识得到的控制模型,设计速度环线性自抗扰控制器和位置环比例控制器.速度环基于线性扩张状态观测器估计扰动并补偿其影响,可以达到更高的低速跟踪精度.为解决快速搜索问题,根据设备允许的最大速度、加速度,基于离散最速跟踪微分器安排过渡过程.实验结果表明:线性自抗扰控制相比PI控制,2.5 m大视场望远镜进行1.24°视场角快速步进搜索的时间由1.6 s降低为1.0 s;以速度为2(°)/s,加速度为1(°)/s2作为等效正弦引导的误差均方根值由1.08″降低为0.60″;低速跟踪斜率为0.0001(°)/s的位置斜坡曲线时,位置跟踪稳态误差均方根值由0.0158″降低为0.0106″.线性自抗扰控制能够满足大视场角天文望远镜高效率快速搜索和低速精密跟踪的要求.