音圈电机反射镜系统的高精度自适应滑模有限时间控制与实现

为了提升航空动态光学成像系统的控制精度，本研究针对音圈电机驱动反射镜（Voice Coil Motor-Driven Mirror， VCMM）的高精度控制问题，提出了一种基于自适应滑模有限时间控制的综合控制策略。该系统在存在外部干扰和模型不确定性的条件下，仍能实现精确的指令跟踪。首先，基于VCMM的机电特性建立了一般形式的系统动力学模型。其次，构建了一种非线性比例-积分-微分型滑模面，以提高控制系统收敛速度并抑制稳态误差。在此基础上，基于分层抗干扰思想，设计了与模型参数和误差有关的反馈控制项、滑模切换控制项以及自适应控制项，通过Lyapunov稳定性定理严格证明了闭环系统的有限时间内收敛特性。最后，通过对比实验验证了提出的复合控制策略的有效性。实验结果表明，在幅值为180″、频率为1 Hz的正弦指令下，施加周期性有界突变扰动时，该系统跟踪误差的均方根值和峰峰值分别仅为0.28″和4.04″，显著优于常规滑模控制。该控制算法不仅能够保持良好的跟踪性能，对于干扰的抑制性能更优越。本研究为解决高精度航空光电成像系统中的扰动抑制与跟踪控制问题提供了有效方案。