望遠(yuǎn)鏡的發(fā)明及其性能的提升使得人們能夠逐步觀察到更遠(yuǎn)、更暗的物體。但是風(fēng)力矩、平臺晃動、結(jié)構(gòu)振動等外部干擾力矩會引起望遠(yuǎn)鏡的光軸振動，從而影響成像質(zhì)量和其觀察微弱目標(biāo)的能力。因此，為了達(dá)到望遠(yuǎn)鏡的衍射極限，必須抑制光軸振動對望遠(yuǎn)鏡的成像影響。 

      在傳統(tǒng)的閉環(huán)反饋控制方法中，由于圖像傳感器本身具有采樣頻率低、曝光時間長的因素，給控制回路帶來了時間延遲，限制了閉環(huán)控制的帶寬，難于抑制寬頻以及大幅度的振動。由此，學(xué)者們相繼提出了許多新穎的振動抑制方法，如線性二次高斯(linear quadratic Gaussian, LQG)控制和擾動前饋(disturbance feed forward, DFF)控制。已有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這些方法確實(shí)提高了系統(tǒng)的閉環(huán)性能，但它們計(jì)算耗時長，更重要的是需要依賴于控制系統(tǒng)模型以及擾動模型的辨識精度。 

      為了降低對精確模型的依賴以及提高算法的實(shí)時性，相關(guān)學(xué)者們提出了擾動觀測器控制方法。以光電所為依托單位的中國科學(xué)院光束控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的研究人員重點(diǎn)開展了基于誤差的擾動觀測器的研究，在不增加控制帶寬的前提下僅僅利用圖像傳感器，通過引入不改變閉環(huán)極點(diǎn)的低通類型濾波器，減輕控制模型的依賴，增強(qiáng)閉環(huán)性能的魯棒性，從而提高對中、高頻擾動的抑制能力，減小了振動對光軸的影響。 

      研究團(tuán)隊(duì)綜述了當(dāng)前望遠(yuǎn)鏡中關(guān)于振動抑制的控制技術(shù)：比例積分(proportional integral, PI)控制、線性二次高斯(LQG)控制、擾動前饋(DFF)控制和基于傾斜鏡的擾動觀測器(disturbance observer, DOB)控制的研究現(xiàn)狀，對它們進(jìn)行了系統(tǒng)、全面的比較，并通過控制系統(tǒng)的靈敏度函數(shù)分析了它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)?，F(xiàn)有的控制方法依賴于精確的系統(tǒng)模型以及準(zhǔn)確的擾動信號。研究團(tuán)隊(duì)提出的基于誤差的擾動觀測器（error-based disturbance observer）方法可以通過設(shè)計(jì)合理的Q濾波器來降低對精確的系統(tǒng)模型的依賴，并且不增加額外的傳感器。該綜述重點(diǎn)介紹了此種控制器的原理、設(shè)計(jì)方法，并在此基礎(chǔ)上針對復(fù)雜的擾動設(shè)計(jì)了不同類型濾波器。綜合實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以知道，基于誤差的觀測器控制方法不僅可以極大程度地衰減干擾頻率處的擾動，而且在非干擾頻率處也不會有較大的放大作用（waterbed effect）。 

      論文鏈接：http://www.oejournal.org/J/OEA/Article/Details/A191018000018 

圖1 基于誤差的DOBC傾斜鏡結(jié)構(gòu) 

圖2 誤差抑制頻率響應(yīng) 

新聞鏈接：http://www.ioe.cas.cn/xwdt2019/kydt/202008/t20200820_5662607.html

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