滑模控制对激光通信程序完善空间激光通信是以激光束作为信息载体，在空间进行数据传输的一种通信方式，其通信终端主要由激光通信系统和捕获、跟踪、对准（ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｔｒａｃｋｉｎｇａｎｄｐｏｉｎｔｉｎｇ，ＡＴＰ）系统两大部分组成［１－３］.在空间激光通信中，不仅要求ＡＴＰ系统能稳定、快速地跟踪对方终端发射的目标光束，还必须将目标光束控制在激光通信链路信号传输误码率要求的范围内，因此要求ＡＴＰ系统具有快速的跟踪能力和非常高的控制精度［４］.而快速跟踪意味着ＡＴＰ系统应具有快速的响应和较宽的控制带宽；控制精度高意味着ＡＴＰ系统的跟踪误差小，二者之间相互矛盾.为解决这一问题，本文中将滑模控制用于ＡＴＰ系统复合控制结构的精跟踪系统中，既增加了ＡＴＰ精跟踪系统的控制带宽，又提高了系统的控制精度，使系统具有较好的稳态性能和动态性能.１ＡＴＰ系统跟踪控制模型空间激光通信ＡＴＰ系统中的捕获、跟踪和对准功能是以跟踪控制回路为中心，由粗跟踪系统和精跟踪系统完成的.粗、精跟踪系统主要由光电跟踪传感器单元、信号处理控制单元和跟踪伺服机构组成.在粗精复合控制系统中，粗跟踪控制系统的跟踪误差大于精跟踪传感器探测视场时，精跟踪控制系统不起作用；粗跟踪控制系统的跟踪误差小于精跟踪传感器探测视场时，精跟踪控制系统进入跟踪状态，通过精跟踪传感器构成光闭环，进一步校正粗跟踪残余误差.图１为双探测器粗精复合跟踪控制模型［５］.图中Ｅｃｔｓ（ｓ）和Ｅｆｐｓ（ｓ）分别为粗、精跟踪系统光电跟踪探测单元传递函数，Ｄｃｔｃ（ｓ）和Ｄｆｐｃ（ｓ）分别为粗、精跟踪控制器传递函数，Ｇｃｔｐ（ｓ）和Ｇｆｐｐ（ｓ）分别为粗、精跟踪系统的伺服机构和被控对象传递函数；θｔ和θｏ分别是粗精复合轴跟踪系统期望的视轴角和实际输出角；θｃ和θｆ分别是粗、精跟踪控制回路的输出角；ｅｃ和ｅｆ分别为粗、精跟踪系统的跟踪误差.图１ＡＴＰ系统粗精复合跟踪控制模型Ｆｉｇ.１Ｍｏｄｅｌｏｆｃｏａｒｓｅａｎｄｆｉｎｅｔｒａｃｋｉｎｇ第1页共4页ｃｏｎｔｒｏｌｏｆＡＴＰｓｙｓｔｅｍ由图１可分别得出粗、精跟踪控制回路闭环等效传递函数为Ｇｃｔ（ｓ）＝Ｇｃｔｏ（ｓ）１＋Ｇｃｔｏ（ｓ），（１）Ｇｆｐ（ｓ）＝Ｇｆｐｏ（ｓ）１＋Ｇｆｐｏ（ｓ）.（２）式中：Ｇｃｔｏ（ｓ）为粗跟踪控制回路开环传递函数，Ｇｃｔｏ（ｓ）＝Ｅｃｔｓ（ｓ）Ｄｃｔｃ（ｓ）Ｇｃｔｐ（ｓ）；Ｇｆｐｏ为精跟踪控制回路开环传递函数，Ｇｆｐｏ（ｓ）＝Ｅｆｐｓ（ｓ）Ｄｆｐｃ（ｓ）Ｇｆｐｐ（ｓ）.复合跟踪控制系统的闭环传递函数为Ｇｃｌｏｓｅ（ｓ）＝θｏ（ｓ）θｔ（ｓ）＝Ｇｃｔｏ（ｓ）＋Ｇｆｐｏ（ｓ）＋Ｇｃｔｏ（ｓ）Ｇｆｐｏ（ｓ）［１＋Ｇｃｔｏ（ｓ）］［１＋Ｇｆｐｏ（ｓ）］.（３）由式（３）可得系统等效开环传递函数为Ｇｏｐｅｎ（ｓ）＝Ｇｃｔｏ（ｓ）＋Ｇｆｐｏ（ｓ）＋Ｇｃｔｏ（ｓ）Ｇｆｐｏ（ｓ）.（４）由式（４）可知，所研究的ＡＴＰ系统粗、精复合控制跟踪精度由精跟踪系统控制精度决定［６］，因此，精跟踪控制回路控制器的设计是改善ＡＴＰ系统跟踪性能的关键.考虑粗、精跟踪系统的控制是独立的，本文中仅讨论精跟踪系统控制器的设计对ＡＴＰ系统跟踪性能的影响.２精跟踪控制器设计一个快速高精度跟踪系统，既需要有高带宽、高精度的执行机构，又需要有响应快速、定位精度高的位置探测器件［７］.图２为设计的精跟踪伺服系统控制回路.它由高精度四象限探测器、信标光斑位置解算处理单元、精跟踪控制器、压电陶瓷驱动器（ＰＺＴ）和快速控制反射镜组成.小惯量的反射镜黏合在压电陶瓷上，可实现反射镜倾角的快速高精度调整.根据实验系统所选的压电陶瓷驱动器及实测输出的频率响应数据（输入电压幅值为１０Ｖ），经曲线拟合得驱动器在方位（俯仰与方位相似）方向上的频率特性曲线如图３所示.由此可得压电陶瓷驱动的快速反射镜的模型为Ｇｆｐｐ（ｓ）＝θｆ（ｓ）Ｕ（ｓ）＝ＫＰＺＴω２ｎ（τｓ＋１）ｓ２＋２ζωｎｓ＋ω２ｎ.（５）式中：等效阻尼比ζ＝０.７；等效振荡频率ωｎ＝７５０Ｈｚ；压电陶瓷驱动器放大倍...
