闵溢龙，王淦泉

(1.中国科学院大学，北京 100049；2.中国科学院上海技术物理研究所，上海 200083；3.中国科学院红外探测与成像技术重点实验室，上海 200083)

0 引 言

在基于三轴稳定平台的第二代地球同步轨道气象卫星扫描成像辐射计的二维扫描镜控制系统中，驱动电机为直流无刷电机，驱动负载为大惯量扫描镜，反馈元件为绝对式感应同步器，采用高速处理器为运算核心的数字式闭环直接驱动控制方案[1]。扫描镜控制系统具备优异的动态控制性能，能够实现稳定精确的摆动扫描。为保证扫描镜具有很好的面形精度，驱动电机转子、传动连接轴和扫描镜之间的耦合刚度不能太高。同时因扫描辐射计光学孔径的原因，会设计较大的扫描镜尺寸，因而转动惯量较大。这两个因素都会降低系统中传动轴的机械刚度。在实际运行时，电机通过传动轴直接带动扫描镜转动，传动轴会因为电机力矩的作用发生较大的弹性形变。这种形变导致负载与电机之间出现转角差，并使负载位置明显滞后电机位置。如果简单地通过提高控制器的增益使系统获得更好的控制性能，扫描镜在来回摆动转向时的转角差将使扫描镜速度出现振荡，振荡频率在几十赫兹到几百赫兹之间[2]。这种在运动控制系统中因传动机构弹性形变产生的振荡现象被称为机械谐振。扫描镜在摆动运行时因受机械谐振影响，控制性能的提高将受到明显地限制。随着三轴稳定卫星扫描辐射计空间分辨率要求的不断提高，内部扫描镜的动态扫描精度要求也随之提高，机械谐振对扫描镜控制系统性能的限制也越来越明显。……