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自激光在军事和工业领域广泛应用以来,各种控制手段伴随着这种全新的加工工具在各行各业不断的进步。如今,高速度高精度的激光扫描控制成为激光加工应用中的一个非常重要的环节。但由于扫描的速度不能够充分满足高速加工的要求,使得激光加工设备的生产率不能得到提高。本课题研究的目的在于使用新的控制手段来提高扫描系统的响应速度,为实际的生产需要提供理论依据和实现方法。 本文通过理论和实验分析了被控系统的数学模型,并根据状态空间原理设计了基于极点配置的控制器,并进行了仿真分析,最后利用FPGA嵌入式平台实现控制器。本文的研究内容主要包括以下几个方面: 根据系统内在的物理量关系建立了系统的理论模型,根据系统的频响特性建立系统的频域模型,根据输入输出数据建立系统的线性离散时间模型,通过对比选择控制器设计所需要的数学模型。 采用基于状态空间的方法设计控制器。使用状态空间理论建立系统的状态观测器,在观测器的基础上建立系统的极点配置控制器。并在 Matlab环境中作算法仿真,验证控制器方案的可行性。使用VHDL语言,采用模块化的设计方法实现该观测器,并在FPGA嵌入式平台中实现该系统。 本文通过理论模型与实验模型相互验证,得到较为准确的系统模型,为各种控制算法提供了模型基础。基于状态空间的控制器算法只是众多控制器策略中的一种。通过控制系统的各种状态,来达到控制系统动态特性的目的,从而提高系统的响应速度。