1 南京电子技术研究所 人脑机实验室, 江苏 南京 210039
2 北京遥测技术研究所 控制系统与技术研究室, 北京 100076
本文设计了一种可以使光电伺服平台对目标对象进行高精度、稳定追踪的基于双速度环的扰动观测器，可以消除光电平台内部摩擦力矩、外部载体扰动以及传感器噪声的影响，提升系统的动态响应性能。首先，根据直流电机工作原理与负载模型，建立双速度环的数学控制模型。接着，通过分析多类型传感器的速度信号频谱和响应性能，选择噪声和延时较小的圆光栅代替传统测速设备，作为速度控制内环；同时选择光纤陀螺作为速度外环的反馈设备。然后，基于陀螺速度信号设计扰动观测器，对内速度环中的扰动补偿残差和外部载体扰动信号进行观测，并进行前馈信号补偿。实验结果表明，双速度环观测器的控制方法可以将系统调节时间降至原来的45%，在不同幅值（0.25°~2°）和频率（0.25 Hz~2 Hz）的正弦扰动信号下，该方法均能显著提高系统的扰动抑制能力，并将系统隔离度由原来的20.9 dB提升至30 dB。本文所提出的基于双速度环扰动观测器的控制方法满足光电跟踪平台快速响应、跟踪稳定、抗干扰能力强等要求。
视轴稳定 双速度环 扰动观测器 陀螺噪声 系统隔离度 line-of-sight (LOS) stability double speed loop disturbance observer gyro noise system isolation degree
1 太原工业学院, 太原 030008
2 中北大学机械工程学院, 太原 030051
为了提高无人飞行器机载光电平台的稳定控制精度, 针对单速率环控制的抗扰动性能不足, 设计一种基于双速率环的串级控制方法。提出采用以陀螺仪构成内环、以光电编码器微分构成外环的双速率环控制结构, 从其抑制扰动性能、鲁棒性能以及动态响应性能上与单速率环结构进行了理论对比分析, 最后进行了实验验证。结果表明, 该方法具有更好的抗扰动性、鲁棒性以及动态响应性能, 能有效地提高无人飞行器机载光电平台的稳定控制精度。
无人飞行器 机载光电平台 双速率环 扰动抑制 unmanned aerial vehicles airborne electro-Optical platform double speed-loop disturbance rejection
1 长春工业大学电气与电子工程学院，长春 130012
2 中兴通讯股份有限公司，广东深圳 518000
3 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春 130033
在捷联寻北仪工作过程中，摩擦非线性造成转台伺服系统低速不平稳性，导致陀螺输出漂移变大，影响寻北精度。为了提高伺服转台速度平稳性，设计了自抗扰控制器，实现转台的稳速控制，保证转台快速、平稳定位，以便减少陀螺漂移。仿真结果表明，与采用 PID控制相比，速度稳定回路获得较好的动态性能，快速性、平稳性和抗干扰能力都得到提高；实验结果表明，动力调谐陀螺输出更加平稳，减小了陀螺输出的随机漂移，寻北误差从 34.4″减小到 27.7″，有效地提高了系统的寻北精度。
自动控制技术 捷联寻北仪 伺服转台 速度回路 自抗扰控制器 automatic control technology strap-down north seeker servo-turntable speed-loop active disturbance rejection controller
