1 江苏工程职业技术学院机电工程学院,江苏 南通 226014
2 南通大学电气工程学院,江苏 南通 226019
3 东南大学自动化学院, 南京 210096
为了降低扰动转矩变化对导引头伺服控制系统的影响, 提出了一种基于扰动转矩估计的自适应内模控制方案。首先建立导引头伺服控制系统的数学模型, 设计系统的内模控制器; 接着采用扰动转矩估计的方法, 辨识导引头伺服控制系统转动惯量的变化情况; 最后根据转动惯量的变化、通过线性自适应率自动调整内模控制器的参数, 从而确保控制器的控制性能。实验结果表明, 该控制方案对系统工况变化有着很强的自适应性, 提高了导引头伺服控制系统的抗干扰性能和鲁棒性, 取得了较好的控制效果。
导引头 伺服控制系统 参数变化 内模控制 扰动转矩观测 自适应控制 seeker servo control system parameter variation internal model control disturbance torque observation adaptive control
针对炮控系统随动模拟加载系统存在的摩擦、间隙、耦合等复杂非线性和参数时变等不确定性特征, 提出了一种自适应神经滑模控制策略。对于系统中存在参数时变等不确定性, 利用RBF神经网络自适应逼近不确定部分; 另外, 利用RBF神经网络动态调节切换函数的切换增益, 改善系统的动态品质。采用Lyapunov理论推导出自适应律, 在线估计神经网络权值和未知函数, 并证明了系统稳定性。仿真表明, 该控制策略能够较好地抑制干扰力矩, 响应快, 保证了系统静、动态的加载控制精度和鲁棒性。
随动模拟加载系统 滑模控制 RBF神经网络 自适应律 干扰力矩 servo simulated loading system sliding mode control RBF neural network adaptive law disturbance torque
为了使半捷联导引头在干扰力矩和刻度尺误差引起的耦合干扰及其他不确定干扰下仍具有很强的鲁棒性, 提出了伺服系统混合自抗扰控制(Active Disturbance Rejection Control, ADRC)方案。首先, 建立了导引头半捷联稳定平台数学模型; 其次, 设计了半捷联导引头稳定平台混合自抗扰控制系统, 通过对自抗扰稳定回路频带特性进行研究, 分析了控制器参数对控制性能的影响, 给出了控制参数设计原则; 最后, 对混合自抗扰控制方案进行了数字仿真验证。仿真结果表明: 相比于传统控制器, 混合自抗扰控制器能获得更好的控制精度, 能有效克服干扰力矩和刻度尺误差对导引头的影响, 在典型弹体频率2 Hz处隔离度幅值比传统控制器最多能降低约67.9%。研究成结果可为半捷联导引头稳定控制系统的设计提供指导。
半捷联导引头 自抗扰控制 隔离度 干扰力矩 刻度尺误差 semi-strapdown seeker ADRC DRR disturbance torque scale error 红外与激光工程
2018, 47(11): 1131001
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
为了增强大口径望远镜跟踪架伺服控制系统的抗扰动性能, 提高其低速跟踪精度, 提出了基于扰动力矩观测器的力矩补偿方法。该方法采用改进的加减速法控制转台的加减速时间, 使得望远镜转台微震; 通过测量电机的速度和电流响应曲线, 辨识获得望远镜转台的转动惯量。然后, 设计了望远镜转台的加速度估计器, 根据编码器位置反馈数据, 采用双积分和PD控制的方法, 估计出当前系统的加速度。最后, 基于转动惯量辨识和加速度估计, 设计了扰动力矩观测器, 根据电机的电流和转台的加速度, 计算出外部的扰动力矩, 并将扰动前馈补偿到电流控制器的输入端, 以修正电流输入参考值。在2 m望远镜控制系统中对扰动观测器的性能进行了实验验证, 结果表明, 加入扰动力矩观测器补偿后, 在跟踪斜率为0.36 (″)/s的位置斜坡时, 跟踪误差值(RMS)由0.012 7″减小到0.007 3″; 相比未加入扰动力矩观测器的补偿方法, 望远镜的低速跟踪抖动明显减小, 提高了伺服系统的低速跟踪精度, 实现了对目标的平滑、稳定跟踪。
大口径望远镜 低速跟踪 转动惯量辨识 加速度估计 扰动力矩观测器 large telescope low-speed tracking inertia identification acceleration estimation disturbance torque observer 光学 精密工程
2017, 25(10): 2636
1 哈尔滨工业大学 航天学院，黑龙江 哈尔滨 150001
2 上海微小卫星工程中心，上海 201210
3 吉林大学 仪器科学与电器工程学院，吉林 长春 130061
由于微纳卫星反作用飞轮的输出力矩与气浮转台的干扰力矩属于同一量级，故无法直接采用气浮转台实现微纳卫星姿态动力学仿真及姿控系统的地面试验验证。为了解决这一问题，设计并研制了主动补偿式超低干扰力矩气浮转台。对气浮转台的干扰力矩进行分析，提出了3种减小干扰力矩的方法: 通过优化设计，降低了黏滞阻尼力矩; 通过配置斜向节流孔，并单独供气，产生大小可调的主动涡流以抵消气浮轴承的固有涡流，从而降低涡流力矩; 利用气浮轴承的摆动特性实现高精度平衡调节，减弱了重力诱导力矩。最后，设计了微小力矩测量装置，测量了剩余干扰力矩并基于测试结果来指导涡流力矩和重力诱导力矩补偿过程。测试结果显示: 气浮转台实现的干扰力矩小于5×10-5 Nm，小于反作用飞轮的最小输出1×10-4 Nm，满足微纳卫星姿态动力学及控制的地面验证需求。
微纳卫星 气浮转台 干扰力矩 主动补偿 micro-satellites and nano-satellite air bearing table disturbance torque active compensation 光学 精密工程
2016, 24(10): 2432
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100039
由于光电稳定平台在稳定视轴时易受到摩擦、风阻、不平衡以及载体扰动等干扰力矩的影响, 本文研究了利用高阶扰动观测器抑制扰动力矩的机理和方法。该扰动观测器由控制对象的逆模型和进行了高阶设计的改进型滤波器组成。提出的方法将观测量作为电流环的输入, 利用电流环超高的控制带宽抑制扰动力矩。对系统的扰动抑制能力进行了仿真, 结果显示高阶扰动观测器对高阶扰动模型具有很好的抑制能力: 对于阶跃扰动和斜坡扰动, 三阶扰动观测器的抑制率为100%; 对于抛物波扰动, 三阶扰动观测器的抑制率为99.9999996%。另外, 观测器对于控制对象模型的摄动具有很好的鲁棒性。提出的方法可以在提高伺服系统响应速度的同时保证系统的鲁棒性, 满足光电稳定平台的应用要求。
光电稳定平台 干扰力矩 高阶扰动模型 高阶扰动观测器 electro-optical stabilized platform disturbance torque high-order disturbance model high-order disturbance observer
1 中国电子科技集团公司光电研究院,天津 300000
2 空军装备部重点型号部,北京 100843
介绍了一种应用于高精度跟瞄系统的自抗扰控制器。通过与常规PID比较,对该控制器进行了功能分析,并结合实际系统,分析出其在控制上的优越性;分别采用PID控制器和自抗扰控制器对高精度跟瞄系统的速度环进行了设计。在Matlab仿真和实验验证中得到了一致的结果:自抗扰控制器能改善伺服系统的速度响应特性,可以实现阶跃响应快速无超调。在突发扰动条件下,自抗扰控制器的跟踪精度稳定性和鲁棒性均优于常规PID控制器。
自抗扰控制器 PID控制器 干扰力矩 active disturbance rejection controller (ADRC) proportional-integral-differential (PID) controlle disturbance torque
以光电稳定/跟踪平台为研究对象,通过对光电稳定/跟踪平台中存在的各种干扰力矩的力学特性进行分析和研究,提出一种新的测量稳定平台干扰力矩的方法。该方法能够实现干扰力矩的自动测量与识别,且具有较高的测量精度。通过实验，验证了该方法的可行性和优越性。
光电稳定/跟踪平台 干扰力矩 自动化检测 optical-electronic stabilization/tracking platform disturbance torque automatic measurement
