光學測試轉臺若干控制算法研究.pdf

1、三軸光學測試轉臺是CCD成像制導半實物仿真測試的關鍵設備。位置精度、速度精度、低速性能是三軸光學測試轉臺的重要性能指標。影響三軸光學測試轉臺精度和低速性能的因素有摩擦力矩、轉臺軸系之間的耦合、工頻干擾、噪聲干擾、機械諧振等。為了提高三軸仿真轉臺的精度和低速性能，在不增加硬件開銷的情況下，本文從算法(軟件)角度研究三軸光學測試轉臺飼服控制、摩擦力補償、解耦、濾波這幾個關鍵技術，給了相應的解決措施。
　　三軸光學測試轉臺的控制在本質上

2、是直流飼服電機的控制，本文第二章研究了直流飼服電機的控制。直流飼服電機采用電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)三環(huán)嵌套控制。為了提高響應速度，引進了模糊控制算法。電流環(huán)采用PI控制，速度環(huán)采用模糊PID切換控制，在大的誤差范圍內，采用模糊控制以提高控制的快速性，在小誤差范圍內，采用PID控制以保證控制的精確性。位置環(huán)采用前饋+模糊PID控制。仿真表明，這種傳統(tǒng)控制算法和現代控制算法相結合的控制策略有效地提高了三軸光學測試轉臺的響應時間。
　　摩

3、擦力是影響三軸光學測試轉臺低速性能的主要因素，本文設計了一種復合自適應摩擦力補償算法，在線辨識參數。一方面，從基于李雅普諾夫原理的自適應理論得了一種自適應摩擦力估計，另一方面，從基于最小二乘法原理的系統(tǒng)辨識角度，得出另一種自適應摩擦力估計，然后把這兩種摩擦力線性組合起來，得到了一種復合摩擦力補償算法，理論和仿真都表明，這種復合自適應摩擦力補償算法，既具有自適應控制全局穩(wěn)定收斂的特點，又具有最小二乘法在線更新參數的特點，是一種實用有效的自

4、適應摩擦力補償算法。
　　三軸光學測試轉臺各軸系之間的耦合影響了轉臺的精度，解耦是三軸光學測試轉臺控制必須要解決的問題。本文采用基于逆系統(tǒng)的Singh法解耦，這種方法根據三軸光學測試轉臺各軸系之間的耦合數學模型，用Singh法求出其逆系統(tǒng)，再把求得的逆系統(tǒng)串接在原三軸光學測試轉臺耦合物理系統(tǒng)前面構成偽線性系統(tǒng)，進行動態(tài)解耦設計。逆系統(tǒng)Singh法解耦，避開了Falb-Wolovich解耦矩陣為奇異的情況。本文給了三軸光學測試轉臺基

5、于逆系統(tǒng)Singh法解耦實例，仿真表明，只要三軸光學測試轉臺的耦合數學模型足夠精確，就能夠完全消除耦合干擾。
　　工頻干擾、機械諧振、測量噪聲、高斯噪聲和高頻噪聲等都直接或間接地影響著三軸光學測試轉臺的精度，針對這些干擾或噪聲，本文討論了三軸光學測試中的濾波技術。設計了自適應陷波濾波器來消除工頻干擾和機械諧振，設計了卡爾曼濾波器來消除測量噪聲和常值干擾力矩，在卡爾曼濾波的基礎上，討論了加速度反饋控制。此外，還簡要介紹了低通濾波等濾