【技术实现步骤摘要】
一种基于模型误差补偿的机载光电平台高精度跟踪控制器及其跟踪控制方法
本专利技术属于跟踪控制
,涉及诸如机载光电平台系统之类的侦察、监视、观测、跟踪、成像系统,具体地说,是指一种基于模型误差补偿的机载光电平台高精度跟踪控制器及其跟踪控制方法。
技术介绍
光电平台是近十年来发展极为迅速的一种新型图像侦察设备。光电平台是利用光电探测器件作为敏感元件,利用机电控制保持探测器视线稳定,从而实现对目标的捕获、跟踪、瞄准和稳定功能的系统。随着新型光学和结构材料等相关技术的发展,研究人员成功实现了缩小光学系统和结构框架的体积,减轻光电平台总体重量的目标。因此,光电平台使用在飞机或空间飞行器上,具有多探测器并用、全数字化方式工作等特点,能够实现全天时、全天候工作;在对目标外形和轮廓的侦察和跟踪的同时,也可获取多种目标信息,并可进行测量、定位和识别等功能。目前,无人机作为完成侦察和监视任务的重要载体,它由于机上无人,因此可以在不适合有人驾驶飞机的环境中使用,如“危险”、“肮脏”、“枯燥”等特殊环境。当利用无人机进行大范围的搜索侦察,或者逼近甚至飞临侦察目标上空进行盘旋式的连续跟踪侦察时,一般需要在无人机上装载如机载光电平台等机载设备,从而获取有针对性的、详细的、不间断的信号情报。作为无人机侦察、监视、目标捕获及识别、目标测距的重要手段,机载光电侦察平台日益受到重视。其上装载的电视和红外侦察设备获取的图像信息,直观、生动、形象逼真,而且白天、夜间均可工作,具有很强的互补性,同时也可通过无线电链路传输系统实时地送往后方地面站,便于地面人员做出迅速而果断的决策,从而实现对地面 ...
【技术保护点】
一种基于模型误差补偿的机载光电平台高精度跟踪控制器,其特征在于:所述的跟踪控制器包括方位向或俯仰向线性自抗扰控制器、模型误差补偿模块和机载光电平台模型建立模块;根据给定的光电平台方位向或俯仰向控制指令,方位向或俯仰向线性自抗扰控制器输出控制量到模型误差补偿模块;所述的模型误差补偿模块对所述的控制量进行误差补偿后,输出修正后的控制量给机载光电平台模型建立模块,在所述的机载光电平台模型建立模块,结合多源外部扰动,输出光电平台视轴在方位向或俯仰向上的偏转角和偏转角速度。
【技术特征摘要】
1.一种基于模型误差补偿的机载光电平台高精度跟踪控制器,其特征在于:所述的跟踪控制器包括方位向或俯仰向线性自抗扰控制器、模型误差补偿模块和机载光电平台模型建立模块;根据给定的光电平台方位向或俯仰向控制指令,方位向或俯仰向线性自抗扰控制器输出控制量到模型误差补偿模块;所述的模型误差补偿模块对所述的控制量进行误差补偿后,输出修正后的控制量给机载光电平台模型建立模块,在所述的机载光电平台模型建立模块,结合多源外部扰动,输出光电平台视轴在方位向或俯仰向上的偏转角和偏转角速度;所述的控制器的控制方法包括如下步骤:步骤一:建立机载光电平台对象模型,包括机载光电平台对象在方位向和俯仰向模型,具体是:方位向电机及负载的开环传递函数Goa(s)为:其中,Tam,Tae,Kao分别代表方位环的机电时间常数、电磁时间常数以及开环增益,s为利用拉普拉斯变换求解传递函数的复变量;俯仰向电机及负载的开环传递函数Gof(s)为:其中,Tfm,Tfe,Kfo分别代表俯仰环的机电时间常数、电磁时间常数以及开环增益;步骤二:将步骤一所建立的机载光电平台方位向和俯仰向模型分别简化,得到简化机载光电平台模型为:步骤三:设计方位向和俯仰向线性自抗扰控制器,调试得到线性自抗扰控制器的参数;步骤四:建立模型误差补偿模块;所述的模型误差补偿模块为:方位向:俯仰向:步骤五:对无人机角运动对机载光电平台的扰动进行建模;两轴光电平台方位向和俯仰向的扰动量分别为:其中,ωx,ωy,ωz为在机体坐标系中无人机绕机体轴的旋转角速度,θa,θf为在框架坐标系中光电平台视轴在方位向和俯仰向上的偏转角度;步骤六:建立地面机动目标运动的数学模型,具体为:其中XT,YT分别为地面机动目标在地面坐标系X轴和Y轴方向的坐标值,q为地面机动目标速度方向,为速度方向的变化率,nT为地面机动目标的过载值,t为时间变量,VT0为地面机动目标的速度初始值,XT0,YT0为地面机动目标在地面坐标系X轴和Y轴方向的初始位置坐标值;步骤七:线性自抗扰控制器参数调整。2.根据权利要求1所述的一种基于模型误差补偿的机载光电平台高精度跟踪控制器,其特征在于:所述的控制指令是指光电平台视轴在方位向的偏转角度或俯仰向的偏转角度。3.根据权利要求1所述的一种基于模型误差补偿的机载光电平台高精度跟踪控制器,其特征在于:所述的方位向或俯仰向线性自抗扰控制器包括线性配置函数模块和三阶扩张状态观测器,具体处理过程为:首先接收到光电平台方位向或俯仰向控制指令,然后对方位向或俯仰向偏转角度进行微分计算,求出偏转角速度;并计算出偏转角误差和偏转角速度误差;接着,利用线性配置函数,根据偏转角误差、偏转角速度误差和系统扰动估计值,得到方位向或俯仰向线性自抗扰控制器的控制量。4.一种基于模型误差补偿的机载光电平台高精度跟踪控制方法,其特征在于:包括以下几个步骤,步骤一:建立机载光电平台对象模型,包括机载光电平台对象在方位向和俯仰向模型,具体是:方位向电机及负载的开环传递函数Goa(s)为:其中,Tam,Tae,Kao分别代表方位环的机电时间常...
【专利技术属性】
技术研发人员:王宏伦,刘畅,邵星灵,姚鹏,
申请(专利权)人:北京航空航天大学,
类型:发明
国别省市:北京;11
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