精确模型辨识的光电平台自抗扰控制器

针对实际工程中的复杂光电平台对控制精度要求越来越高的需求,提出一种依据系统精确模型辨识方法的自抗扰控制器设计方法。考虑机械谐振和摩擦因素,建立光电载荷控制系统精确数学模型,并根据系统输入输出特性辨识系统的数学模型参数,在所辨识模型的基础上设计自抗扰控制器。以某型光电跟踪平台为例,设计了4阶跟踪微分器,5阶扩张状态观测器和非线性状态偏差反馈控制律组合的自抗扰控制器。在Matlab/simulink中建立系统仿真平台,对PID控制器和自抗扰控制器进行仿真对比,结果表明,采用自抗扰控制器的系统超调由1.8%减小到0.9%,系统最大跟踪误差由0.03（）/s减小到0.013（）/s,超调更小,响应时间更快,抗扰动能力更强。     

扰动分离自抗扰控制在光电稳定平台上的应用

针对当前光电稳定平台伺服系统中扰动抑制能力不足的问题,提出一种扰动分离自抗扰控制（DSADRC）算法。扰动分离自抗扰控制充分利用工程实际中可获取到的部分已知的光电稳定平台模型信息及经典控制中的控制器信息,并将其加入到自抗扰控制的设计中。该算法通过减少光电稳定平台系统中的总扰动量,增加系统的扰动观测精度及扰动抑制能力。同时,通过算法设计实现了经典控制器的复用,减少了设计工作量。仿真实验结果表明:在控制器相同、扰动条件相同的情况下,扰动分离自抗扰控制阶跃响应调节时间减少58.8%,上升时间减少26.5%,且无超调量;在1V2Hz等效扰动下,系统稳态精度提高51.5%,系统性能提升效果明显。在实物验证实验中,对于不同频率的等效扰动,相比PID控制,扰动分离自抗扰控制稳态精度提升50%以上,有效地提高了光电稳定平台的稳态精度。     

航空光电稳定平台的二级自抗扰控制器

为了进一步提高两轴四框架航空光电稳定平台的抗 干扰能力,提出了一种二级自抗扰控制器(ADRC)的新方法。首先,在外框架中加入高精度陀 螺仪,使其具备扰动抑制能力;然后分别在内外框架中,采用带宽单参数化的设计方法设计 ESO及带扰动补偿的二级自抗扰控制规律;最后,在飞行模拟转台中测试(ADRC)对2.5Hz以内任意频率扰动的抑制能力。实验结果表明,对比于传统的平方滞后 超前控制器,采用二级ADRC,系统的扰动隔离度至少提高9.65dB, 且随着扰动频率大于0.5Hz,扰动隔离度的提高更为明显,最优情况 已达到16.08dB;同时,二级ADRC具有很强的鲁 棒性,允许被控对象参数在17%的范围内浮动,满足了高精度航空光 电稳定平台的性能要求,对提高航空光电稳定平台控制系统的抗扰动性能具有较高的实用价 值。     

航空光电稳定平台扰动频率自适应的自抗扰控制

为了进一步提高光电稳定侦查平台的抗干扰能力,文中提出一种基于扰动频率自适应的自抗扰控制新方法。首先,基于带宽单参数化的设计方法,设计了扰动频率自适应的扩张状态观测器,从而解决了传统扩张状态观测器对二阶及二阶以上系统扰动观测存在明显相位滞后的影响;然后,设计了带扰动补偿的控制规律;最后,在模拟飞行器中以2.5 Hz 以内任意频率扰动的作用下,测试其抗扰动的性能。实验结果表明:对比于传统的平方滞后超前控制器,采用于扰动频率自适应的自抗扰控制器,系统的扰动隔离度至少提高6.72 dB,且随着扰动频率大于0.5 Hz,扰动隔离度的提高更为明显,最优情况已达到12.94 dB;同时,该控制器具有很强的鲁棒性,允许被控对象参数在10%的范围内浮动,满足高精度光电稳定平台的性能要求,具有较高的实用价值。     

基于自抗扰控制半潜平台动力定位控制器设计

本文采用自抗扰控制技术,设计了半潜式平台动力定位控制器.跟踪微分器实现给了平台定位置的快速稳定跟踪;非线性扩张观测器能进行平台运动位置、速度和系统扰动的估计,通过非线性反馈控制对系统总扰动进行补偿,实现了平台定位的精确控制.经仿真实验验证：该控制器具有响应快、精度高、稳定性好,抗干扰能力强、鲁棒性强等优点.     

陀螺稳定平台速度环的离散自抗扰控制

针对陀螺稳定平台在高精度定位下的控制精度受到速度环电机在低速运动时非线性摩擦力影响的问题,文章设计了一种改进策略的自抗扰控制器,将原系统中的非线性摩擦力与电机不同转向时的模型误差统一视为系统扰动,采用扩张状态观测器对这个扰动进行估计,前馈到控制量中进行校正。理论分析了一阶离散系统上扩张状态观测器的推导过程和稳定性条件,并采用遗传算法工具箱对针对平台所设计的扩张状态观测器的参数进行辨识。在仿真实验中,我们首先分析了所设计的扩张状态观测器的开环性能,然后将所设计的自抗扰控制器与实际系统采用的PI控制器的控制精度进行了对比分析。文章为进一步提高陀螺稳定平台的控制性能,提供了一种新的高精度的控制策略。     

变论域模糊自整定PID控制器的研究

文章分析了模糊PID控制和变论域模糊控制的工作原理及其优缺点,结合二者的特点对变论域模糊自整定PID控制器进行了研究,该控制器解决了普通控制器的控制死区问题,可实现复杂系统的控制,并提高控制精度,适用性更强。     

自抗扰控制器的分析及设计

自抗扰控制器是利用非线性控制理论而设计的新型控制器。这种控制器不依赖被控对象的精确数学模型,采用跟踪微分器处理参考输入,扩张状态观测器估计系统状态、模型和外扰,非线性状态误差反馈组合,能够实现对被控对象的良好控制。本文总结了自抗扰控制器的调节规律,解决了自抗扰控制器参数难以整定的问题。仿真证明,这种控制器对被控系统具有较强的快速性、适应性和鲁棒性,具有很高的工程实用价值。     

基于自抗扰控制的无人机光电载荷视轴稳定技术

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。     

自抗扰控制器的分析及设计

自抗扰控制器是利用非线性控制理论而设计的新型控制器.这种控制器不依赖被控对象的精确数学模型,采用跟踪微分器处理参考输入,扩张状态观测器估计系统状态、模型和外扰,非线性状态误差反馈组合,能够实现对被控对象的良好控制.本文总结了自抗扰控制器的调节规律,解决了自抗扰控制器参数难以整定的问题.仿真证明,这种控制器对被控系统具有较强的快速性、适应性和鲁棒性,具有很高的工程实用价值.     

光电稳瞄平台基于自抗扰的改进内模控制

为了提高光电稳瞄平台的扰动补偿能力,提出了一种基于自抗扰的改进内模控制策略.以经电流环化简后的方位轴速度环为控制对象,采用内模控制给定系统期望输出轨迹,将基于自抗扰的鲁棒控制律引入到内模控制结构中降低模型误差和外部扰动对系统的影响,提高抗扰动能力.给出了所提出控制器的设计方法与闭环控制系统结构,仿真对比实验验证了所提策...     

基于DOB光电稳定平台自适应鲁棒控制

针对光电稳定平台的建模不确定性和未建模不确定性问题,提出一种基于扰动估计的自适应鲁棒控制算法.该算法将自适应鲁棒控制(ARC)和干扰观测器(DOB)相结合,并将干扰观测器得到的扰动估计值融合进自适应鲁棒控制算法设计中,利用自适应鲁棒控制的参数自适应律对其进行自适应补偿,进一步提高光电稳定平台的稳态精度.仿真结果表明,所...     

高精度陀螺稳定平台稳定回路设计

介绍了两轴陀螺稳定平台隔离载体扰动的原理,对陀螺稳定平台的稳定回路进行了数学建模分析和设计。选择了双速度环控制方法,使稳定伺服系统较传统的单速度环方法具有更好的抗干扰性和鲁棒性,并通过样机测试数据表明,该稳定平台具有较高的稳定精度。     

舰载摄像稳定平台的结构设计

舰载摄像稳定平台为舰艇在高速及恶劣海况下摄像侦察提供了基础条件。介绍了舰载摄像稳定平台的结构形式,并阐述了其结构特点,论述了舰载摄像稳定平台的驱动方式及电机的选择。     

两轴稳定平台的模糊-PID复合控制器设计与仿真

根据两轴光纤陀螺雷达天线稳定平台的工作要求,设计了经典PID稳定回路控制器和跟踪回路控制器,并设计了基于遗传算法的跟踪回路模糊控制器。针对两种位置控制器的不足,设计了模糊控制调整加权因子的模糊-PID复合控制器。仿真结果表明,采用复合控制器可以加快系统跟踪速度,提高系统强抗干扰能力,并能保持较高的跟踪精度。     

光纤陀螺稳定平台控制系统的设计与实现

针对重力测量中海空重力仪需要时刻保持稳定的垂直指向的问题,设计了一种双环比例、积分、微分(PID)控制方法来控制平台水平,隔离外界扰动;针对力矩电机设计中存在死区的特性,提出了一种死区补偿函数,减小电机死区对控制精度的影响;针对双环PID参数难以整定的问题,设计了一种优化的差分进化（DE）算法,减小参数整定时的工作量。仿真和实测实验结果表明,基于双环PID控制和死区补偿的系统稳定性高,控制精度优于30″;改进DE算法的参数整定性能优于遗传(GA)算法和粒子群(PSO)算法,且计算量小。     

基于定量反馈理论的天线稳定平台跟踪控制系统设计

在对某天线稳定平台跟踪装置模型辨识并得到带有参数不确定性线性模型的基础上,根据定量反馈理论对俯仰轴的跟踪伺服系统进行鲁棒控制器设计.综合考虑被控对象的模型不确定范围和系统的稳定性能指标、抗干扰指标,实现一定范围参数摄动系统的强鲁棒性.仿真结果表明:在模型参数摄动时系统阶跃响应的超调量和调节时间基本一致.验证了设计方法的可行性和有效性.     

无人机光电平台技术指标设计方法

光电平台通常安装在飞机上,实施对地面目标或空间目标的跟踪,并给出目标的精确位置信息,是常规武器靶场和机载光电测量、光电跟踪中必不可少的设备。文中先简要介绍无人机光电平台在实际应用中的战术使用指标,然后根据无人机战术使用指标给出了设计光电平台技术指标的方法,并举例说明。     

基于双DSP的光电稳定平台控制系统硬件设计

介绍了框架式光电稳定平台的结构及组成.考虑到系统硬件结构的灵活性及高效性,设计了以双DSP为控制核心的数字主控电路.其中,TMS320VC33浮点DSP用于实现控制算法,而TMS320LF2407定点DSP用于实现电机驱动及外围接口.实验证明,该硬件结构能够实时地、有效地、精确地实现光轴的稳定控制.     

舰载搜索雷达稳定平台控制系统设计

在舰载搜索雷达中,采用现场可编程门阵列(FPGA)和数字信号处理(DSP)芯片为硬件基础。运用改进型比例积分微分(PID)控制算法,实现稳定平台控制系统数字化设计,提高了系统性能和可靠性。