基于分数阶PID的连续变焦控制系统设计与实现

连续变焦系统是一种能够进行连续视场变换的光电成像装置,可对目标进行连续探测和识别,具有快速、稳定的特点。针对其高精度,高稳定控制需求,提出一种分数阶PID(proportion integration differentiation)控制器设计方法,该方法利用内模控制策略构造含有3个整定参数的分数阶PID控制器,且这3个参数通过给定系统穿越频率和相位裕度获得,大大简化了分数阶PID控制器的设计,同时提高了控制器的可实现性。在Matlab平台同传统整数阶PID进行了控制效果对比,仿真结果表明：分数阶PID控制器将稳态误差由0.1 mm提升至0 mm,具有抗干扰性强、鲁棒性强、数字实现后无超调、静差小的特点。最后将数字分数阶PID应用于实际的连续变焦系统,系统可获得清晰稳定的图像,验证了控制策略的有效性。