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
海鹰航空通用装备有限责任公司, 北京 100074
无人机系统重要的侦察设备是光电载荷。为了使光电载荷获得清晰的图像, 提出了新的控制策略, 以抑制视轴的扰动。首先, 以两轴两框架光电载荷为研究对象, 分析了其结构和工作原理; 然后, 分析了影响视轴稳定精度的扰动因素并将其分类; 接着, 提出了双速度环控制策略, 设计了自抗扰稳定控制器; 实验研究表明, 采用该视轴稳定技术的光电载荷, 其扰动抑制的效果能够达到技术指标要求。
侦察无人机 光电载荷 视轴稳定 自抗扰控制 双速度环 reconnaissance UAV opto-electronic load line-of-sight stabilization Active Disturbance Rejection Control (ADRC) dual rate-loop
1 中国科学院光电技术研究所, 成都 610209
2 中国科学院光束控制重点实验室, 成都 610209
3 中国科学院大学, 北京 100049
为降低谐波传动中柔性齿轮给系统造成的低刚度和非线性死区的问题, 本文提出了一种基于双速度环的位置控制方法, 以电机端的速度环作为内环, 以负载端的速度环作为外环。从理论上分析了双速度环优于单速度环时, 电机端速度环满足的条件。此外对单双速度环对系统的影响进行了仿真分析, 结果表明双速度环对抑制系统中的非线性死区有很好的效果。最后实验结果也验证了双速度环对于克服系统中的非线性扰动, 提高系统的鲁棒性和精度有着很好的作用。
谐波传动 柔性 摩擦力 双速度环 harmonic drive flexibility friction double speed loops
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春13003
2 中国科学院大学，北京100039
3 长春工程学院电气与信息工程学院，长春130012
针对多旋翼无人飞行器机载云台的稳定控制要求，提出一种采用双速度环控制结构的带有模糊切换条件的模糊自适应PID复合稳定控制方法。在深入分析控制结构扰动抑制能力的基础上，通过模糊自适应控制中自调整因子的引入和控制规则的在线修正，提高系统的快速响应能力;利用变速积分PID控制保证系统的高稳定精度，模糊切换条件实现复合控制的平稳切换。动态响应和稳态精度实验表明，系统的调节时间约为20 ms，稳定精度为0.13 mrad。该方法有效地实现了机载云台的稳定控制，完全满足了多旋翼无人飞行器的应用需求。
多旋翼无人飞行器 机载云台 双速度环控制 模糊自适应PID复合控制 multi-rotor UAV airborne platform dual rate-loop cascade control fuzzy adaptive PID hybrid control
1 中国科学院光电技术研究所，成都 610209
2 中国科学院光束控制重点实验室，成都 610209
3 中国科学院研究生院，北京 100039
针对惯性平台稳定回路中采用速率陀螺构成单速度环伺服控制系统的不足，本文提出采用直流测速机为电机转速测量反馈元件构成数字速度内环，采用陀螺为载体转速测量元件构成数字稳定外环组成双速度闭环串级控制结构。在常规的跟踪系统PI 控制方式中，实现了由电流环，速度环，稳定环构成的三闭环控制模式，并和电流环、单速度稳定环构成的双闭环控制方式进行比较。实验结果表明：在扰动频率较高环境下，采用单速度环即可获得较好的稳定精度。而采用双速度环提高了系统对低频的抑制能力，并且对摩擦等非线性因素有更好的抑制作用。
惯性平台 双速度环 PI 控制 稳定精度 inertia platform dual rate-loop PI controller stabilization precision
