机载光电稳瞄平台的线性自抗扰控制

为了提高机载光电稳瞄平台的抗扰动能力和动态响应特性,在平台上进行了基于线性自抗扰控制的改进控制方法研究。改进的线性自抗扰控制器采用模型辅助的降阶线性扩张状态观测器以及采用系统输出量和输出量微分来产生控制量,不仅可以减小观测器的相位滞后和观测负担,提高观测器对扰动的估计能力,还可以减小观测器滞后和估计误差对控制律的影响。仿真实验结果表明:改进的线性自抗扰控制器在低中频段具有更好的频域特性,阶跃响应实验中表现出更好的动态响应特性,在系统输入为零的条件下,给系统施加幅值为、频率为2.5 Hz的正弦波力矩扰动和正弦波角速度扰动,基于线性自抗扰控制器的系统输出残差峰值分别为0.175（）/s与0.566（）/s,基于改进的线性自抗扰控制器的系统输出残差峰值分别为0.155（）/s与0.030（）/s,实验结果验证了改进方法的有效性。     

扰动分离自抗扰控制在光电稳定平台上的应用

针对当前光电稳定平台伺服系统中扰动抑制能力不足的问题,提出一种扰动分离自抗扰控制（DSADRC）算法。扰动分离自抗扰控制充分利用工程实际中可获取到的部分已知的光电稳定平台模型信息及经典控制中的控制器信息,并将其加入到自抗扰控制的设计中。该算法通过减少光电稳定平台系统中的总扰动量,增加系统的扰动观测精度及扰动抑制能力。同时,通过算法设计实现了经典控制器的复用,减少了设计工作量。仿真实验结果表明:在控制器相同、扰动条件相同的情况下,扰动分离自抗扰控制阶跃响应调节时间减少58.8%,上升时间减少26.5%,且无超调量;在1V2Hz等效扰动下,系统稳态精度提高51.5%,系统性能提升效果明显。在实物验证实验中,对于不同频率的等效扰动,相比PID控制,扰动分离自抗扰控制稳态精度提升50%以上,有效地提高了光电稳定平台的稳态精度。     

航空光电稳定平台扰动频率自适应的自抗扰控制

为了进一步提高光电稳定侦查平台的抗干扰能力,文中提出一种基于扰动频率自适应的自抗扰控制新方法。首先,基于带宽单参数化的设计方法,设计了扰动频率自适应的扩张状态观测器,从而解决了传统扩张状态观测器对二阶及二阶以上系统扰动观测存在明显相位滞后的影响;然后,设计了带扰动补偿的控制规律;最后,在模拟飞行器中以2.5 Hz 以内任意频率扰动的作用下,测试其抗扰动的性能。实验结果表明:对比于传统的平方滞后超前控制器,采用于扰动频率自适应的自抗扰控制器,系统的扰动隔离度至少提高6.72 dB,且随着扰动频率大于0.5 Hz,扰动隔离度的提高更为明显,最优情况已达到12.94 dB;同时,该控制器具有很强的鲁棒性,允许被控对象参数在10%的范围内浮动,满足高精度光电稳定平台的性能要求,具有较高的实用价值。     

航空光电稳定平台的二级自抗扰控制器

为了进一步提高两轴四框架航空光电稳定平台的抗 干扰能力,提出了一种二级自抗扰控制器(ADRC)的新方法。首先,在外框架中加入高精度陀 螺仪,使其具备扰动抑制能力;然后分别在内外框架中,采用带宽单参数化的设计方法设计 ESO及带扰动补偿的二级自抗扰控制规律;最后,在飞行模拟转台中测试(ADRC)对2.5Hz以内任意频率扰动的抑制能力。实验结果表明,对比于传统的平方滞后 超前控制器,采用二级ADRC,系统的扰动隔离度至少提高9.65dB, 且随着扰动频率大于0.5Hz,扰动隔离度的提高更为明显,最优情况 已达到16.08dB;同时,二级ADRC具有很强的鲁 棒性,允许被控对象参数在17%的范围内浮动,满足了高精度航空光 电稳定平台的性能要求,对提高航空光电稳定平台控制系统的抗扰动性能具有较高的实用价 值。     

基于自抗扰的非最小相位伺服系统控制

非最小相位系统具有控制稳定性差、不容易控制的特点。文中证明了具有不平衡力矩正反馈的伺服系统是一种非最小相位系统,介绍了自抗扰控制算法以及自抗扰控制器的各个参数的设计和选择原则。提出将不平衡力矩看成系统的扰动,并利用自抗扰控制器能够对系统中的扰动进行很好估计和补偿的特点,采用自抗扰控制算法实现了对该类非最小相位系统的仿真和设计。通过在硬件平台中编程实现设计的算法,完成对系统的控制。从实测数据得到的控制效果显示,非最小相位系统控制中的负调响应已消除,且阶跃响应快速,达到了较好的控制性能。     

精确模型辨识的光电平台自抗扰控制器

针对实际工程中的复杂光电平台对控制精度要求越来越高的需求,提出一种依据系统精确模型辨识方法的自抗扰控制器设计方法。考虑机械谐振和摩擦因素,建立光电载荷控制系统精确数学模型,并根据系统输入输出特性辨识系统的数学模型参数,在所辨识模型的基础上设计自抗扰控制器。以某型光电跟踪平台为例,设计了4阶跟踪微分器,5阶扩张状态观测器和非线性状态偏差反馈控制律组合的自抗扰控制器。在Matlab/simulink中建立系统仿真平台,对PID控制器和自抗扰控制器进行仿真对比,结果表明,采用自抗扰控制器的系统超调由1.8%减小到0.9%,系统最大跟踪误差由0.03（）/s减小到0.013（）/s,超调更小,响应时间更快,抗扰动能力更强。     

光电跟踪自抗扰控制技术研究

为了实现对快速运动目标高精度跟踪,对光电跟踪系统中的自抗扰控制技术进行了研究。根据速度闭环传递函数,利用三阶非线性扩张观测器估计系统状态变量,实现对不确定性因素的补偿,通过改变位置环被控对象传递函数提高系统的跟踪精度。对系统进行仿真与实验研究,分析自抗扰控制对光电跟踪系统动态和稳态性能的影响,与PI控制相对比,结果表明:对于高速运动目标,利用自抗扰控制技术可以将系统的跟踪精度提高7倍左右;对于低速运动目标,由于摩擦和系统噪声的影响,系统的跟踪精度仅提高了4倍左右。若在控制回路中引入相位超前环节,可以将系统的超调量降低40%,进一步改善了系统的动态性能,该技术的实现对于高精度跟踪控制的研究具有重要的应用价值。     

线性自抗扰控制在雷达伺服系统应用

随着雷达探测技术的发展,传统PID算法存在对控制增益敏感、“快速性”和“超调性”不可调和以及微分很难选取等缺点,已不能满足雷达伺服系统对控制性能的要求。自抗扰控制(ADRC)具有不依赖被控对象模型、无超调、响应速度快、鲁棒性强的优点,越来越受到重视,但其缺点是参数众多、调节过程复杂。线性自抗扰控制器(LADRC)通过对自抗扰控制算法线性简化和参数整合,极大简化其参数和调节过程,同时又保持了自抗扰控制的优点。将线性自抗扰控制器应用到雷达伺服系统以提高其响应快速性和鲁棒性,减小系统的超调性。最后对比传统PID控制器,试验结果表明,线性自抗扰控制器在提高雷达伺服系统响应速度、稳定性、抗干扰和鲁棒性方面优于PID。     

基于自抗扰控制的空间飞行器姿态控制研究

空间飞行器姿态控制的主流方法是基于经典控制理论的,但它要求建立对象精确的数学模型。当对象模型不精确或是具有非线性、时变特性时,经典控制方法将很难满足实际的设计要求。在分析了空间飞行器姿态运动特性的基础上,引入自抗扰技术,设计了两种姿态控制系统,并将两者的结果进行对比,验证了自抗扰控制方法的有效性,同时指出了在实际应用中需注意的问题。     

高精度雷达天线自抗扰控制技术研究

针对阵风扰动影响高精度雷达天线指向和跟踪性能,提出基于ADRC的阵风扰动补偿设计方案。结合天线速度环数学模型结构,分析了选用ADRC的原因;针对速度环存在时滞,基于Smith输出预估器进行设计,从而使输入到输出之间变成无时滞的惯性环节;对输入指令进行过渡过程预处理、并基于扩张状态观测器和高增益控制器对控制系统分别进行状态观测和控制律设计;仿真分析和工程现场测试表明,基于ADRC可实现对阵风扰动的有效抑制。     

光电稳定平台变论域模糊自抗扰控制器设计

为了提高线性自抗扰控制(LADRC)应用下的光电稳定平台稳定精度及抗干扰能力,提出一种变论域模糊自抗扰控制(VFADRC)方法.在系统模型未知的情况下,在线性自抗扰的设计中引入不依赖模型信息的模糊控制器,使用伸缩因子函数实现变论域设计,并将VFADRC与线性自抗扰及模型辅助自抗扰(MLADRC)方法进行仿真对比.仿真结...     

基于DOB光电稳定平台自适应鲁棒控制

针对光电稳定平台的建模不确定性和未建模不确定性问题,提出一种基于扰动估计的自适应鲁棒控制算法.该算法将自适应鲁棒控制(ARC)和干扰观测器(DOB)相结合,并将干扰观测器得到的扰动估计值融合进自适应鲁棒控制算法设计中,利用自适应鲁棒控制的参数自适应律对其进行自适应补偿,进一步提高光电稳定平台的稳态精度.仿真结果表明,所...     

基于改进的PID稳定平台伺服控制系统

传统PID控制在伺服系统高精度位置跟踪和改善系统品质方面已露出诸多不足,且系统中存在的控制干扰和测量噪声会在很大程度上影响伺服系统的跟踪精度。针对工作实际中的被控对象控制问题,对传统的PID控制算法进行改进。提出一种带有卡尔曼滤波器的重复控制补偿PID和前馈补偿相结合的控制方法。通过仿真证明,该控制方法能以较高的精度跟踪周期性输入信号,且有较好的抑制随机扰动和鲁棒性。     

基于粒子群算法的导引头稳定平台控制参数设计

稳定平台控制器的参数设计对导引头的跟踪能力有重要影响。从导引头伺服稳定平台的工作原理出发,并依据新型稳定平台快速度、高精度、多耦合、多约束的特点,设计目标函数,采用粒子群算法（PSO）对稳定平台的控制器进行寻优,结果表明：使用粒子群算法可以设计出合乎要求并能达到多约束下最优的控制器,对于复杂控制系统参数的快速整定有重要意义。     

机载光电稳定平台的模型辨识研究

为了提高机载光电稳定平台伺服控制系统的稳定精度和设计效率,针对平台的数字化特点,提出一种数字化频率特性测试方法,并根据频率特性辨识出系统的数学模型。首先利用DSP控制器产生测试信号,自动采集测试数据并上传到计算机,然后利用数据处理减小摩擦对线性模型辨识的影响,最后分别利用Levy法和递推levy法进行参数辨识。实验结果表明：该数字化频率特性测试法自动化水平高;Levy法和递推Levy法在辨识精度和速度上各有优缺点。在实际应用中可以根据要求,选择合适的参数辨识方法。     

某交流伺服系统的神经网络自抗扰控制

针对采用永磁同步电机(PMSM)驱动的某车载稳定平台交流伺服系统存在摩擦力矩、惯性力矩、负载扰动等一系列复杂非线性问题,考虑到自抗扰控制的抗扰能力强和BP神经网络的自我学习能力强的特点,设计了一种BP神经网络改进型自抗扰控制器(BPNN-ADRC).为了简化自抗扰控制耗时费力的参数整定过程,采用BP神经网络对自抗扰控制...     

一种新颖的基于内模电流控制的矢量控制系统

无速度传感器矢量控制系统中存在两个关键性的问题，即速度辨识的稳定性问题和控制器结构问题。本文提出一种新型的基于模型参考自适应的内模电流控制的矢量控制系统。首先，利用MRAS理论，保证了速度辨识的全局稳定性。然后通过内模控制实现动态解耦，克服了PI控制不能动态解耦和其他解耦方法中对参数敏感的问题。仿真结果表明：系统对参数变化具有较强的鲁棒性，取得较好的解耦效果和系统控制性能。     

稳定平台控制器参数多目标优化

利用稳定平台机械-控制联合仿真精确的系统分析能力,提出了一种稳定平台控制器多目标优化设计方法。采用稳定平台机械系统的多体动力学模型和控制系统模型作为优化目标计算的基本模型,利用Pareto多目标遗传算法对控制器参数进行优化。为了降低遗传算法的计算量,引入代理模型技术,整个优化系统在ModelCenter内集成,实现优化过程的自动化,以提高设计效率。算例结果表明,本方法优化后的稳定平台控制系统具有更好的性能指标,并能有效控制计算成本,具有一定的应用价值。     

基于内部模型控制的永磁同步电机电流调节器设计

本文提出了具有抗扰动以及解耦控制的电流调节器结构,并基于内部模型控制原理推导得到比例积分控制的比例系数和积分时间常数,同时采用极点配置的方法推导得到抗扰动阻尼系数。这极大了简化了控制器的设计流程了,避免了反复调试带来的时间开销     

基于光纤陀螺的车载稳定平台控制方式研究

从光纤陀螺的固有特性入手, 结合车载系统对稳定平台的需求,对基于光纤陀螺的稳定平台控制系统进行了分析研究.针对稳定平台不同的工作方式,分析设计了3种不同的控制措施:静态快速定位、动态稳定保持、手动单杆控制.并对静态快速定位工作方式下的数字控制器进行了设计及仿真.