张茜丹，魏传新，尹达一

（1. 中国科学院大学，北京 100039；2. 中国科学院上海技术物理研究所，上海 200083）

基于最优PID和LQG算法的空间望远镜大口径快摆机构控制系统仿真

张茜丹1,2，魏传新1,2，尹达一1,2

（1. 中国科学院大学，北京 100039；2. 中国科学院上海技术物理研究所，上海 200083）

空间望远镜在观测时会受到不确定性扰动，这些扰动的特性为幅值小，频带宽，控制难，而且望远镜平台的振动成分大部分在10 Hz以内。为了减小这些低频振动造成的干扰，对空间望远镜的大口径FSM系统进行控制器设计使其能够对低频扰动具有良好的抑制作用，选择的控制算法为在ITAE指标最优情况下的PID算法和带有积分作用的LQG算法。利用Simulink对系统搭建模型，仿真结果表明：FSM系统在PID控制器作用下的响应时间为0.4 s, 在LQG控制器作用的响应时间为0.04 s，且都无稳态误差。利用OICETS卫星的振动功率谱密度数据对系统的抑制能力进行验证，在低频段0～10 Hz范围内：跟踪模式时，系统在PID控制器作用下，抑制能力为14.5 dB，系统在LQG控制器作用下，抑制能力为32.5 dB；瞄准模式时，系统在PID控制器作用下，抑制能力为10.3 dB，系统在LQG控制器作用下，抑制能力为23.6 dB。经过比较，该大口径FSM系统在LQG控制器作用下的系统性能明显优于在最优PID控制器作用下。

大口径快摆机构控制系统；扰动抑制；PID算法；LQG算法

在空间进行天文观测可以摆脱大气影响，具有较低的背景噪声而且观测波长范围广，望远镜的角分辨率接近衍射极限，所以空间天文望远镜已成为天文观测的重要手段。……