光电平台伺服系统自抗扰滑模控制

提出一种基于参考模型的自抗扰滑模控制器,它包括一个自抗扰控制器和一个全局滑模控制器.根据参考模型,利用跟踪微分器设计自抗扰控制器,控制参考模型的输出精确跟踪指令输入信号.全局滑模控制器控制伺服系统被控对象的输出高精度跟踪参考模型的输出.光电平台伺服系统的实验结果证明该新型控制器能有效补偿系统的参数不确定性和非线性扰动,提高了伺服系统的跟踪精度.系统具有全局鲁棒性.     

提高光电经纬仪跟踪快速运动目标能力的一种方法

考虑到系统稳定性，光电经纬仪跟踪伺服系统一般设计成Ⅰ型系统。Ⅰ型系统存在速度、加速度动态滞后误差。动态滞后误差的大小不但与跟踪系统有关，还与目标运动特性有关。在跟踪快速运动目标时，会因速度、加速度动态误差的增大，导致目标脱离视场，丢失目标。因此提高光电经纬仪跟踪快速运动目标的能力，一直是光电跟踪伺服系统努力的方向。本文给出了一种提高光电经纬仪跟踪快速运动目标的能力的方法：动态1 Ⅰ控制法，并利用SIMULINK建立了跟踪伺服系统动态1 Ⅰ控制法仿真模型。仿真结果表明动态1 Ⅰ控制法是一种提高光电经纬仪踊跃快速运动目标能力的有效方法。     

捷联稳定技术在两轴光电跟踪仪中的应用

载体平台摇摆对两轴光电跟踪仪光轴指向的扰动是制约光电跟踪仪跟踪稳定性和跟踪精度提高的关键因素.本文首先从控制原理出发比较了传统速率稳定方式与捷联稳定方式,然后针对两轴光电跟踪仪捷联稳定方式建立了扰动作用于光轴指向分量的数学模型,最后对某型光电跟踪仪采用了捷联稳定技术,并设计了相应的伺服系统,试验表明此系统设计合理,满足...     

机载光电陀螺稳定平台的伪微分反馈控制

为了克服外部干扰对机载光电陀螺稳定平台的影响,实现高稳定精度和隔离度,采用基于伪微分反馈的控制技术对系统的控制性能进行了研究.首先,介绍了伪微分反馈控制技术的基本结构,并对其进行了简化.从理论上分析了简化的伪微分反馈控制技术在控制结构和控制性能上较经典PI控制的优势;然后,提出采用试凑法对伪微分反馈控制器进行参数整定的整定策略;最后,以某型号机载光电陀螺稳定平台为研究对象,对伪微分反馈控制器和PI控制器在抗力矩扰动、隔离载机角速率扰动和控制对象模型摄动等方面进行了仿真对比实验.实验结果表明,在相同的闭环带宽情况下,采用简化的伪微分反馈控制器的机载光电陀螺稳定平台的阶跃响应具有更小的超调,更短的上升和调节时间.在陀螺噪声存在的情况下,该控制器能够有效地抑制力矩和载机的姿态扰动对系统性能的影响;并且对被控对象的模型摄动具有较强的鲁棒性.     

大口径光电望远镜风阻力矩自抗扰补偿研究

光电望远镜口径超过5m以后,应该补偿风阻力矩干扰,以提高光电望远镜跟踪精度.本文首次将自抗扰控制器应用于光电望远镜的伺服系统中,根据自抗扰控制器可以动态补偿系统模型扰动和外部扰动,将作为负载扰动的风阻力矩归为外部扰动,利用扩张观测器对包括风阻力矩的各项扰动进行观测和补偿.该方法能有效地抑制风阻力矩对系统的影响,同时提高伺服系统速度环的响应速度,减小了稳态误差且无超调.仿真结果表明,具有自抗扰控制器的调速系统,当随机风阻力矩在±100N.m之间变化时,系统稳态误差的均值为1.8×10-5rad/s,标准差为9.87×10-4rad/s,最大值约为5.7×10-3rad/s,其抗扰性能明显优于PID调速系统.     

Stribeck模型自适应滑模摩擦补偿控制

针对高速高准确度滚珠丝杠伺服控制系统,提出一种基于Stribeck模型的滑模自适应摩擦补偿控制方法。采用PMAC运动控制器搭建开放式控制平台,建立伺服系统的动力学模型,并通过Stribeck模型来反映系统的摩擦特性。采用Backstepping方法设计自适应滑模摩擦补偿控制器,并采用Lyapunov定理证明系统的全局渐进稳定性,最后通过编写伺服算法实现该摩擦补偿。实验结果表明:与速度加速前馈控制补偿相比,当输入速度为10 mm/s信号时,自适应滑模摩擦补偿其跟踪误差由35μm降低到±4μm;当输入速度为100 mm/s信号时,自适应滑模摩擦补偿其跟踪误差由98μm降低到±4μm。采用该补偿方案能有效抑制伺服系统的摩擦干扰,提高伺服系统准确度和动态跟踪性能。     

光电跟踪系统内模控制器的设计

针对光电跟踪系统,提出一种基于内模控制原理的新型位置控制器设计方法。内模控制是一种基于对象数学模型进行控制器设计的新型控制策略,其设计思路是将对象模型与实际对象相并联,控制器逼近模型的动态逆。该控制器设计方法简单,只有一个可调参数,而且可调参数直接与系统的动态特性和鲁棒性相关,与常规 PID 控制器相比,参数调整更加方便。由实验数据统计分析得出,系统的方位跟踪误差和高低跟踪误差的均方根分别为 0.4mrad 和 0.3mrad,表明该控制器能够提高系统的跟踪精度,从而为高性能光电跟踪系统提供了一种新的控制方法。     

模糊控制算法在光电跟踪伺服系统中的应用

针对光电跟踪伺服系统提出了一种新的控制算法。该算法将模糊控制与经典滞后超前控制结合起来,在保持原有系统精度的前提下,使光电跟踪伺服系统的动态性能得到了极大的改善。仿真结果表明,采用该算法后系统的 ts<0.1s, σ=0。采用经典的描述函数法对模糊控制系统进行了稳定性分析,说明系统是稳定的。     

导引头伺服系统的输出多采样率变结构控制

针对弹体耦合干扰力矩,摩擦力矩及参数扰动对导引头伺服系统跟踪性能的影响,基于输出多采样和区域极点配置技术,研究了导引头伺服系统的输出多采样率变结构控制,给出了确定控制器参数的方法.所设计的控制器能保证闭环系统是有界稳定的,且无需利用系统的状态作为反馈而仅利用输出采样来设计控制器,因而无须伺服机构中安装测速单元,有效节省了机构的体积和重量,有较强的实用性且易于实现.仿真结果表明,所设计的控制器对弹体耦合干扰力矩及系统参数扰动有较强的鲁棒性,且具有较高的跟踪精度,因而在导引头伺服系统这类对体积和质量有严格限制的伺服系统中具有较好的应用前景.     

机载光电跟瞄平台伺服系统中电流环的设计与仿真

主要叙述了机载光电跟瞄平台伺服系统中电流环的组成并对电流调节器这一关键环节的设计进行了重点分析,在MATLAB的环境下对建好的电流环模型进行了仿真.     

基于神经网络优化的交流自抗扰伺服系统控制

目的 为了解决传统交流永磁同步电机伺服自抗扰控制系统中外界扰动、非线性特性和本身自抗扰控制中参数较多且整定难的问题.方法 利用小波神经网络对自抗扰控制中的扩张状态观测器的误差校正系数进行在线整定,设计出基于小波神经网络优化的自抗扰控制器及相关的控制系统,以实现对整体控制系统的性能优化,并通过在Matlab/SIMULINK仿真实验与传统PID伺服控制系统和未进行优化的交流自抗扰伺服系统进行对比验证.结果 仿真结果表明,基于小波神经网络优化的交流永磁同步电机伺服自抗扰控制系统对目标位置动态响应快、稳态误差小、抗干扰能力强,稳态时转矩脉动小.结论 与常规未优化自抗扰伺服系统和传统PID伺服系统相比,基于小波神经网络优化后的自抗扰伺服系统,能有效地提高伺服系统控制性能和鲁棒性.     

精密光电跟踪转台的设计与伺服控制

以某型号电视制导导引头为背景,针对载体上光电跟踪系统的特点,设计研制了一种新型四轴精密光电跟踪转台。在介绍转台主要性能指标的基础上,从系统机械谐振、结构建模、元部件选型计算方面进行了详细分析和设计,给出了基于高速DSP控制器和数字滤波的复合闭环伺服控制策略和实现方案。实验测试结果达到预先制定的设计指标和精度要求,表明了系统设计方案的实用性和有效性。所设计转台能够在实验室条件下模拟弹、箭制导导引头和机载光电成像跟踪系统等的动力学特性和各种运动姿态,为实际系统的研制和改进提供重要参考依据和实验数据。     

基于改进FNN-CCC的双伺服压力机同步控制策略研究

目的 改善双伺服压力机同步控制策略的动态响应性能和鲁棒性,提升双伺服压力机的单轴跟踪精度和双轴同步精度,实现成形过程的高精度位置控制。方法 建立双伺服压力机驱动系统数学模型,分析系统同步误差来源,结合模糊神经网络单轴控制算法,引入迭代学习律,设计一种改进模糊神经网络-交叉耦合（FNN-CCC）同步控制器。基于系统控制模型进行单轴阶跃响应特性与双轴正弦跟随特性仿真,搭建嵌入式双伺服压力机驱动系统试验平台,在偏载干扰条件下进行双轴同步控制试验,验证所提出理论的有效性。结果 仿真结果表明,与模糊控制算法和BP神经网络控制算法相比,该控制器单轴控制算法的超调量分别减少了11.5%和25.5%,调节时间分别减少了48.8%和34.4%,具有更好的动态响应性能。与原控制器相比,改进后的交叉耦合同步控制器最大双轴同步误差降低了65.7%,同步控制精度有所提高。试验结果表明,与传统PID-交叉耦合控制器相比,改进的FNN-CCC控制器有更好的控制性能,在热冲压合模成形阶段,单轴跟踪误差分别减小了81.8%和75.0%,双轴同步误差减小了69.2%。结论 所提出的同步控制策略在偏载干扰条件下具有较好的动...     

基于鲁棒H~∞滤波的光电跟踪机动目标状态预测估计

针对光电跟踪系统中目标机动的特点和电视图像跟踪器信号处理、传输造成的测量时滞以及目标信号测量中存在的不确定干扰和噪声,选取机动目标"当前"统计模型对加速度进行建模,在所建立的光电跟踪目标加速度非零均值相关模型的基础上,采用鲁棒H∞滤波算法对光电成像识别目标运动状态进行预测估计.其预测精度比Kalman滤波提高近1倍.实验结果表明,该方法能有效地克服目标模型变化及随机噪声和干扰不确定性的影响,具有较高的预测精度和良好的鲁棒性.     

PC104嵌入式模块技术在跟踪伺服系统中的应用

综合介绍了PC104嵌入式模块技术,设计了基于PC104的跟踪伺服系统,并实现了软硬件设计,达到了伺服系统的要求,提高了系统的稳定性、可靠性和可维护性,并且将其应用到具体的测控设备中。     

柔性悬吊平台光电系统动力学分析

提出了一种基于地平式光电经纬仪并带有姿态稳定装置的柔性悬吊平台光电系统的结构,以实现精密指向.根据系统各部件之间的运动学关系,采用通路矩阵,约束力元矩阵等方法描述了系统的拓扑构型.采用拉格朗日方法建立了系统的多刚体动力学模型.仿真实验研究了平台绕垂线的转动以及垂线-地平面内的摆动对视轴指向精度的影响.仿真结果:若系统沿垂线方向的转动惯量在10~3kg·m~2量级,反捻机构残余力矩10~(-2)N·m的量级,方位轴的控制指向精度与光电传感器的分辨率精度相当,可以达到10~(-5)rad.如果缆绳的长度在10 m数量级,系统绕摆动轴的转动惯量将达到10~5～10~7kg·m~2量级.平台的摆动幅度在0.017 rad时,视轴的指向控制精度可以控制在10~(-4) rad量级.仿真结果表明:反捻机构开启,光电系统指向控制能力强时,可以不对平台进行姿态控制.另外,摆动将造成经纬仪两个轴系的耦合.     

基于双DSP的导引头数字控制系统设计

分析了导引头伺服系统的结构及其预置、稳定、搜索和跟踪等回路的功能.设计了基于双DSP结构的导引头伺服系统控制器,以实现导引头的通信、扰动隔离以及目标跟踪等功能,介绍了其硬件与软件实现方法.分析了导引头伺服系统的扰动隔离与目标跟踪原理,并以方位轴稳定回路为例,提出了基于dSPACE半实物仿真系统的数字控制器设计方法.扰动隔离仿真与目标跟踪试验结果表明:所设计的导引头数字控制系统具有较高精度,基本满足导引头的扰动隔离与目标跟踪功能.     

精密光电跟踪转台框架的静动态特性分析

针对某型精密光电跟踪系统的工作特点,设计了光电跟踪转台的机械结构,在建立其三维模型的基础上,利用有限元分析软件ANSYS对主要承受载荷的转台框架结构进行了静态特性和动态特性分析.静力分析结果表明,该转台框架满足强度和刚度的要求,能保证转台的精度;同时,其模态分析表明,该转台具有很好的动态特性,不会发生共振.分析结果验证了光电跟踪转台机械结构设计的合理性,也为光电跟踪转台的优化设计提供了重要依据.