隨著大型光學(xué)望遠(yuǎn)鏡口徑的增加，其探測(cè)能力和成像分辨力的不斷提升對(duì)望遠(yuǎn)鏡跟蹤精度要求也越來(lái)越高。

    為了滿(mǎn)足大口徑望遠(yuǎn)鏡低速、平穩(wěn)跟蹤的需要，伺服控制系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)單元通常采用具有轉(zhuǎn)動(dòng)慣量比高、功率密度高、可靠性高、調(diào)速范圍寬的永磁同步電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)。然而，由于齒槽轉(zhuǎn)矩、磁通諧波以及電流檢測(cè)誤差等因素引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)會(huì)引起電機(jī)轉(zhuǎn)速的波動(dòng)，導(dǎo)致伺服控制系統(tǒng)跟蹤性能的下降。因此，研究永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的檢測(cè)與抑制方法對(duì)提高大口徑望遠(yuǎn)鏡伺服控制系統(tǒng)的跟蹤精度具有重要的意義。

　　中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所光電探測(cè)部精密跟蹤控制團(tuán)隊(duì)，在4m光學(xué)望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目需求牽引和支持下，提出了滑模控制和迭代學(xué)習(xí)控制相結(jié)合的魯棒迭代學(xué)習(xí)控制方法，抑制了電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)對(duì)控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)速跟蹤性能的影響，與傳統(tǒng)算法相比較，該控制算法使電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)降低了33%。迭代學(xué)習(xí)控制器對(duì)系統(tǒng)未知周期性擾動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)估計(jì)，以抑制系統(tǒng)的周期性轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)；滑模控制器對(duì)系統(tǒng)的內(nèi)部參數(shù)攝動(dòng)和外部負(fù)載擾動(dòng)等非周期性擾動(dòng)，進(jìn)行自適應(yīng)的估計(jì)和前饋補(bǔ)償，以增強(qiáng)系統(tǒng)的抗擾動(dòng)性能。魯棒迭代學(xué)習(xí)控制方法在實(shí)現(xiàn)對(duì)永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)有效抑制的同時(shí)，保證了系統(tǒng)的魯棒性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力。該控制算法為4m大口徑望遠(yuǎn)鏡的永磁同步驅(qū)動(dòng)電機(jī)的低速、高精度控制提供了技術(shù)基礎(chǔ)。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表于近期IEEE Transactions on Power Electronics (DOI:10.1109/TPEL.2017.2711098)。

魯棒迭代學(xué)習(xí)控制頻譜分析：(a)速度頻譜分析對(duì)比；(b) 相電流頻譜分析對(duì)比