基于快速反射鏡的精跟蹤控制系統的設計

摘 要：文章建立了一套基于PSD的高精度二維快速反射鏡（FSM）精跟蹤系統。通過對快速反射鏡基本原理的分析，建立了相應的數學模型，最終搭建出控制系統的模型，在Matlab中對模型進行仿真，整定出適合的PID參數，使得最后的定位精度小于5？滋rad。

關鍵詞：快速反射鏡；精跟蹤系統；Matlab；PID

1 概述

文章建立了一套基于PSD的高精度二維快速反射鏡（FSM）精跟蹤系統[1]。位置敏感探測器（PSD）作為傳感器用來測量相應的脫靶量，PSD將位置信息傳遞給PC104，PC104根據XY的位置信息來控制快速反射鏡的偏轉，從而構成了精跟蹤系統。

2 快速反射鏡精跟蹤系統

2.1 快速反射鏡（FSM）的基本原理

快速反射鏡系統（Fast Steering Mirror system，FSM）[3]是一種通過調整反射光源與接收端之間光束的裝置，歸于光學掃描器件一類。作為精確周密的光學儀器，它控制著發射光源與接收端之間的光束傳播方向，將光、機、電技術結合在一起，具有體積小、結構之間連接很緊，沒有空隙、速度快、精度高、固定時間內系統所能正常處理的數據流量較多等優點[2-3]。文章所采用的快速反射鏡是PI公司的是S-340.ASD/.ASL型號，其采用的是壓電陶瓷驅動器。

2.2 精跟蹤系統的設計方案

系統示意圖如圖1所示。系統工作原理是：激光束經FSM反射后照射在PSD上，PSD對光束進行探測，并輸出二維脫靶量信息，果檢測出的脫靶量為零，說明無跟蹤誤差，不需要校正；如果檢測到的脫靶量不為零，說明存在跟蹤誤差，需要校正。因此，根據脫靶量偏差信號控制驅動單元，控制快速反射鏡實現兩個方向的偏轉，使光束經FSM反射后照射在PSD的中心，從而實現光束對目標快速、精確的跟蹤[4]。……