光电平台惯性稳定系统的自适应动态摩擦补偿

机载光电平台能够实时获取侦察测量信息,通过设计惯性稳定系统隔离载体运动以减小光学传感器视轴的抖动。对于采用整体稳定方式的光电平台,环架轴系间的摩擦是影响视轴稳定精度的主要扰动因素。考虑摩擦力矩由LuGre动态摩擦模型描述,针对动态摩擦参数和系统负载特性未知的情况,为惯性稳定回路设计了一种模型参考自适应摩擦补偿控制器。通过类李雅普诺夫分析证明了闭环系统跟踪误差的渐近收敛性。仿真结果显示,相比采用传统的比例积分惯性稳定控制器,光电平台系统的稳定精度得到显著提升。     

自适应低速摩擦补偿

低速抖动问题,是伺服系统特性研究过程中的重要分支之一.转台伺服系统的低速工作精度主要受到摩擦力矩、电机波动力矩、测量元件和反馈元件死区特性等诸多因素的影响.而低速精度的提高,主要受到以摩擦力矩为主的系统扰动力矩的限制,因此在对系统干扰力矩对转台伺服系统低速特性影响的研究中,一个重要的方面就是如何对摩擦力矩进行补偿的研究.本文首先对摩擦模型进行了讨论,然后给出了详细的自适应控制的补偿结果.     

导引头稳定系统隔离度研究

针对导引头稳定系统的扰动隔离度问题进行了深入研究,介绍了扰动隔离度的概念及相关数学模型,讨论了影响隔离度的各种因素,分析了弹体扰动作用的本质和摩擦力矩的关系,最后就探测器处理延迟对扰动隔离度的影响进行了全面的分析研究,并提出了一种基于Smith预估器的延迟影响补偿控制方案,通过仿真说明了该方法的有效性。     

基于ESO的导引头稳定平台双积分滑模控制

为了提高导引头稳定平台抗扰性及速度稳态跟踪性能,提出了一种基于扩张状态观测器（Extended State Observer,ESO）的双积分滑模控制器（Double Integral Sliding Mode Controller,DISMC）。首先,采用二阶扩张状态观测器对系统的未知扰动进行估计;然后,采用了双积分滑模控制器实现了系统的低稳态误差跟踪,同时采用了改进的幂次趋近律来削弱控制系统的抖振影响;最后,采用导引头稳定平台进行目标跟踪实验和隔离度性能测试。实验结果表明,与传统基于扰动观测器（Disturbance Observer,DOB）的PI控制方法相比,跟踪3（）/s的梯形波时,在提出的控制器作用下速度跟踪快速性提高了48 ms,跟踪误差标准差提高了0.0131（）/s。同时用转台模拟弹体扰动分别为sin（t）、3sin（5t）、7sin（2t）时,系统的隔离度分别提高了2.91%、0.45%、0.7%,表明基于扩张状态观测器的双积分滑模控制器对导引头稳定平台具有较强的抗扰性和较好的跟踪性能。     

自适应滤波在电流矢量死区补偿方法中的应用

电机PWM控制方式存在死区问题,严重影响了电机的运行性能。本文在电流矢量死区补偿方法基础上,分析了检测电流的噪声对补偿方法的影响,认为噪声极大干扰了电流矢量的计算,破坏了补偿的准确性。为消除噪声的影响,本文提出了自适应滤波方法,并通过动态收敛系数方法提高滤波器响应速度。实验结果表明这种滤波方法能有效提取信号中的直流成份,获得准确的分解电流,非常适用于基于电流矢量的死区补偿方法。相对其他噪声去除方法,该算法非常简洁,易于编程实现,占用资源少,实用有效。     

光电平台角位置信息摩擦观测补偿技术

为了提高光电伺服稳定平台的稳像精度,根据平台所受摩擦扰动作用原理,提出一种基于机构运行角位置信息的摩擦观测补偿方法。首先,建立光电伺服平台精确控制模型,并运用LuGre摩擦模型对平台所受摩擦力矩进行分析;然后,基于机构运行的角位置信息,采用最小二乘法进行加速度估计,设计基于机构运行角位置信息的扰动观测器进行摩擦观测补偿;最后,在Matlab/simulink中建立系统仿真平台,进行仿真及实验验证。将稳定平台安装于模拟转台上进行实验,给转台施加10 Hz正弦信号,对平台摩擦观测补偿前后的实验数据进行对比分析,实验结果表明,该补偿方案在模拟飞行转台以10 Hz频率做正弦运动的情况下,摩擦观测补偿前后,平台稳像精度由26 μrad减小到17 μrad,性能提升34.6%,该方法可以有效增强系统的抗干扰能力,提高系统稳定性能。     

基于LuGre模型摩擦补偿的转速复合控制系统

在高精度伺服电机双闭环转速控制系统中,转速控制器仅采用PI控制时,受系统摩擦力矩干扰,易出现爬行、抖动、顿挫等现象.针对该问题,对伺服电机转速控制系统模型进行了分析,引入LuGre模型摩擦补偿,并对摩擦模型的动静态参数进行辨识,构成基于LuGre模型补偿的复合转速控制器.仿真结果表明,该复合控制器可有效抑制系统摩擦干扰...     

平台导引头隔离度寄生回路特性分析

平台导引头隔离度的存在不仅降低了导引头跟踪精度,其引起的隔离度寄生回路对导弹制导系统存在严重的影响。通过对平台导引头隔离度产生机理进行分析,分别建立了弹簧力矩和阻尼力矩引起的隔离度模型,在此模型的基础上利用劳斯判据分析了隔离度寄生回路稳定边界,并研究了寄生回路对制导系统有效时间常数和有效比例导引系数的影响。结果表明:为了保证隔离度寄生回路的稳定,需要限制制导控制系统主要参数的取值范围;在寄生回路的作用下制导系统有效时间常数和有效比例导引系数与原设计值发生偏差,需要重点关注。所得结论可以为导弹制导控制系统初步设计以及导引头总体指标确定提供理论参考。     

模糊推理在光电跟踪设备摩擦补偿中的应用

利用模糊推理对基于Stribeck摩擦补偿模型的参数进行在线辨识,使摩擦补偿量在数值上无限逼近真实的摩擦干扰;通过建立伺服系统摩擦补偿模型,仿真验证了该补偿方法的有效性,并进一步在高精度光电跟踪平台上比较分析了有、无摩擦补偿的跟踪误差曲线,验证了摩擦补偿效果,实验表明该方法使过零波形畸变基本消失,跟踪误差降低为原来的20%,显著提高了低速跟踪性能。     

半捷联导引头隔离度影响与STUKF在线补偿

传感器的刻度尺系数不匹配与机械结构运转造成的干扰力矩为引发半捷联导引头隔离度产生的主要原因。针对上述问题,首先将不同因素所引发隔离度对导弹控制系统稳定性与制导精度的影响进行了比对。然后,建立了考虑隔离度寄生回路影响的非线性滤波模型,采用强跟踪无迹卡尔曼滤波（STUKF）算法,对传感器刻度尺误差、稳定平台干扰力矩与弹目视线角速度进行同时估计,以达到在线辨识与补偿导引头隔离度的目的。最后,对在线补偿方案进行了数字仿真验证。实验结果表明:所提方法能有效改善系统的制导性能,提升导弹的制导精度,并具有较好的抗干扰性与鲁棒性。以上理论分析可为半捷联导引头隔离度的综合评估以及在线补偿方面的工程应用提供指导。     

一种红外导引头小型快速伺服稳定平台

红外导引头是肩扛式反坦克导弹的重要分系统,其主要作用是通过瞄准具人工操作瞄准线运动,锁定目标并对目标进行跟踪。本文采用了速率陀螺稳定平台式随动系统,俯仰+偏航的双框架式结构。通过装在框架内的速率陀螺和角位置传感器分别提供速度和位置信号,利用DSP和FPGA构建随动控制电路,采用电流、速度和位置三环串级闭环PID设计控制框架电机实现目标扫描和跟踪。此方案快速跟踪能力强、跟踪精度高、抗干扰性强、易实现大范围扫描。     

动载体光电稳定平台伺服控制系统设计

基于数字控制器TMS320F28335和驱动器MSK4226模块,利用光纤陀螺作为惯性空间角速率反馈传感器,完成了一种动载体光电稳定平台伺服控制系统的硬件和软件设计.详细介绍了硬件设计要求和原则、实现方法,分析了控制软件需求,设计流程,控制周期.测试结果达到预期要求,并将该系统应用于实际稳定平台设计中.     

图像导引头伺服稳定平台控制器的数字化分析

介绍了一种图像导引头伺服稳定平台数字控制器的设计方案,分析了伺服平台控制器进行数字化设计的必要性,并对其硬件实现方案进行了具体的分析.     

Adaptive backstepping control and friction compensation for AC servo with inertia and load uncertainties

An adaptive backstepping control with friction compensation scheme is presented. A third-order linear dynamic model is used for the AC motor control system design while the LuGre dynamic friction model with nonuniform friction force variations characterizes the friction force. Nonlinear adaptive control laws are designed to compensate the unknown system parameters and disturbances. System robustness and asymptotic position tracking performance are shown through simulation and experimental results.     

导引头伺服机构的控制系统分析与设计

针对导引头伺服装置的特点,推导了装置在搜索和跟踪工作模式下的输入输出特性,并重点分析了在这两种工作模式下,装置指令跟踪性能和扰动隔离性能之间的差异,指出了传统的只考虑陀螺稳定回路的系统隔离度指标确定与测试方法的局限性,同时提出了采用位置回路补偿陀螺随机漂移误差的方法。该研究为导引头伺服装置,以及其相关光电稳定跟踪装置的陀螺选型、控制系统设计及性能指标测试提供了参考和理论依据。     

Adaptive neural network output feedback robust control of electromechanical servo system with backlash compensation and disturbance rejection

In this paper, the high-performance tracking control of electromechanical servo systems is concerned. A novel neural network state observer is designed to observe the unknown states. Compared with existing neural network observers, the proposed observer has higher observation accuracy and better robustness. The addition of a fixed-weight single-node neural network can effectively improve the approximation ability of the double-layer neural network without adding a huge amount of calculation. With the addition of the new gain adjustment terms, the observer can still achieve high observation accuracy when the neural network approximation performance is poor, and the observation error can be kept arbitrarily small. To cope with the inherent explosion of the complexity problem in the classical backstepping method in controller design, a command filter is utilized. Compared with other results, the command filtering error has also been considered, and compensating signals are designed to eliminate it. The Lyapunov function is used to show the stability of the controller. Extensive comparative simulations and experimental results verify the effectiveness and advancement of the proposed control strategy compared with other controllers.     

基于模糊PID的伺服系统误差补偿控制

针对数字控制机床进给伺服系统中常规PID控制器整定效果不理想,实用性差、加工精度低的问题,文中在某型数控铣床的基础上,对其进给伺服系统的PID控制器进行了研究。首先对系统电路进行了改进,设计得到模糊PID控制器,并选择确定核心元件,建立了PID误差控制补偿模型。然后基于PID优化理论,应用模糊自适应技术实现对PID参数的整定与优化。对模型的仿真计算结果表明,该方法能够有效减少系统误差补偿控制的调节时间,提高系统的整定效率,增强系统的抗干扰性能。     

Adaptive friction compensation using neural network approximations

We present a new compensation technique for a friction model, which captures problematic friction effects such as Stribeck effects, hysteresis, stick-slip limit cycling, pre-sliding displacement and rising static friction. The proposed control utilizes a PD control structure and an adaptive estimate of the friction force. Specifically, a radial basis function (RBF) is used to compensate the effects of the unknown nonlinearly occurring Stribeck parameter in the friction model. The main analytical result is a stability theorem for the proposed compensator which can achieve regional stability of the closed-loop system. Furthermore, we show that the transient performance of the resulting adaptive system is analytically quantified. To support the theoretical concepts, we present dynamic simulations for the proposed control scheme     

红外凝视成像导引头随动系统误差分析

为了分析红外图像未制导导弹的落点精度,需要对红外成像导引头的输出误差进行估算。分析了红外凝视成像导引头伺服稳像平台的控制回路,并以该回路为依据,充分考虑系统中误差产生的外因和内因．讨论了存在于导引头输出量中的弹体扰动误差和成像误差,以及部件漂移误差和测速坐标系误差,推导了各误差项的表达形式,最后基于以上分析,就如何有效控制导引头误差,提高其精度。提出了有针对性的方法和关键点。