一种旋转机构PID/H∞控制方法技术

本发明专利技术属于旋转调制惯导系统控制技术领域，具体涉及一种旋转机构PID/H∞控制方法。该控制方法包括以下步骤：1、光电编码器实时采集旋转框架的实际角位置θ；2、实际角位置θ与控制目标角θref作差分，差分结果作为输入送入位置PID控制器；步骤3、将实际角位置θ经微分器微分后的信号与位置PID控制器的输出做差分，将差分后的结果作为输入送入速度回路H∞控制器；步骤4、速度回路H∞控制器的输出经功率放大器放大后送入力矩电机，执行控制结果，带动旋转框架按控制率转动。本发明专利技术的控制方法，能够有效消除旋转机构中存在的摩擦力矩和不平衡力矩的影响,提高旋转机构的控制精度和动态可靠性，进而提高惯导系统的整体性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于旋转调制惯导系统控制
，具体涉及一种双轴旋转机构PID/ Hm。
技术介绍
双轴旋转机构中，轴系中存在摩擦力矩干扰，会影响旋转机构的低速旋转性能；此 外，在机载动态环境下，载机的运动和随机振动会通过惯导系统基座耦合到旋转机构中，产 生丌平衡力矩，影响旋转机构的动态性能。而传统丌能有效地处理旋转机构中存 在的上述摩擦力矩和丌平衡力矩对系统造成的影响，使旋转机构的伺服性能和鲁棒性降 低。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题是有效消除旋转机构中存在的摩擦力矩和丌平衡力 矩对系统的伺服性能和鲁棒性造成的影响。 本专利技术的旋转机构PID/^^，包括以下步骤： 步骤1、光电编码器实时采集旋转框架的实际角位置e; 步骤2、实际角位置0不控制目标角e,ef作差分，差分结果输入至位置PID控制 器； 步骤3、将实际角位置0经微分器微分后的信号不位置PID控制器的输出作差分， 差分后的结果输入至速度回路Hm控制器； 步骤4、速度回路Hm控制器的输出经功率放大器放大后送入力矩电机，执行控制 结果，带动旋转框架按控制率转动； 其中，所述步骤3中，速度回路Hm控制器的控制率采用Hj昆合灵敏度PS/T方法 求解得出，所述Hj昆合灵敏度PS/T方法如下式所示：【主权项】1. 一种旋转机构？1〇/1^，包括以下步骤： 步骤1、光电编码器实时采集旋转框架的实际角位置0 ; 步骤2、实际角位置0与控制目标角0 作差分，差分结果输入至位置PID控制器； 步骤3、将实际角位置0经微分器微分后的信号与位置PID控制器的输出作差分，差分 后的结果输入至速度回路H00控制器； 步骤4、速度回路H00控制器的输出经功率放大器放大后送入力矩电机，执行控制结果， 带动旋转框架按控制率转动； 其特征在于：所述步骤3中，速度回路H控制器的控制率采用Hj昆合灵敏度PS/T方 法求解得出，所述Hj昆合灵敏度PS/T方法如下式所示：式中，W1(S)为旋转机构控制系统的性能权函数，W2(S)为旋转机构控制系统的鲁棒稳 定权函数，P(s)为旋转机构被控对象的传递函数，S(S)为表征旋转机构干扰抑制水平的灵 敏度函数，T(s)为表征旋转机构的鲁棒稳定性能的补灵敏度函数。2. 如权利要求1所述的旋转机构PID/匕，其特征在于： 所述旋转机构控制系统性能权函数W1 (s)的表达式为：p=Ml/wJK0 式中，为干扰力矩；《为干扰力矩MJ乍用下回路的输出角速度J为旋转机构的转动 惯量；Ktl为旋转机构被控对象的增益系数；I为控制输出调节参数；ypy2、y3为整定系 统的频率特性参数； 所述旋转机构控制系统性能权函数W2 (s)的表达式为： W2 =k:A：A2 式中，Ic1为增益系数；Ai为回路带宽限制函数八2为高频噪声抑制函数。3. 如权利要求2所述的旋转机构？10/11〇〇，其特征在于：P=1518,旋转机构 速度回路带宽为 400Hz，€ = 0.60;iii= 235;ii2= 360;U3 = 780,则入i= 0? 0025 (s+1)，X2 = (〇? 〇〇〇3s+l)，Ic1 =I. 2,则 W2 (s) =I. 2X0. 0025(s+l) (0. 0003s+l)； 速度回路的H00控制器的输入输出模型为：4. 如权利要求1所述的旋转机构？10/11〇〇，其特征在于：步骤3中所述位置PID 控制器为PI结构，其输入输出模型为：5.如权利要求3所述的旋转机构？10/11〇〇，其特征在于：对所述速度回路的H00 控制器的输入输出模型Kv(S)进行降阶简化处理，得简化后的H00控制器输入输出模型为：【专利摘要】本专利技术属于旋转调制惯导系统控制
，具体涉及一种旋转机构PID/H∞。该包括以下步骤：1、光电编码器实时采集旋转框架的实际角位置θ；2、实际角位置θ与控制目标角θref作差分，差分结果作为输入送入位置PID控制器；步骤3、将实际角位置θ经微分器微分后的信号与位置PID控制器的输出做差分，将差分后的结果作为输入送入速度回路H∞控制器；步骤4、速度回路H∞控制器的输出经功率放大器放大后送入力矩电机，执行控制结果，带动旋转框架按控制率转动。本专利技术的，能够有效消除旋转机构中存在的摩擦力矩和不平衡力矩的影响,提高旋转机构的控制精度和动态可靠性，进而提高惯导系统的整体性能。【IPC分类】G05B13-00【公开号】CN104714407【申请号】CN201310694471【专利技术人】胡平华, 刘东斌, 詹双豪, 曲雪云, 唐江河, 李爱萍 【申请人】北京自动化控制设备研究所【公开日】2015年6月17日【申请日】2013年12月17日本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种旋转机构PID/H∞控制方法，包括以下步骤：步骤1、光电编码器实时采集旋转框架的实际角位置θ；步骤2、实际角位置θ与控制目标角θref作差分，差分结果输入至位置PID控制器；步骤3、将实际角位置θ经微分器微分后的信号与位置PID控制器的输出作差分，差分后的结果输入至速度回路H∞控制器；步骤4、速度回路H∞控制器的输出经功率放大器放大后送入力矩电机，执行控制结果，带动旋转框架按控制率转动；其特征在于：所述步骤3中，速度回路H∞控制器的控制率采用H∞混合灵敏度PS/T方法求解得出，所述H∞混合灵敏度PS/T方法如下式所示：W1(s)P(s)S(s)W2(s)T(s)∞<1]]>式中，W1(s)为旋转机构控制系统的性能权函数，W2(s)为旋转机构控制系统的鲁棒稳定权函数，P(s)为旋转机构被控对象的传递函数，S(s)为表征旋转机构干扰抑制水平的灵敏度函数,T(s)为表征旋转机构的鲁棒稳定性能的补灵敏度函数。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡平华，刘东斌，詹双豪，曲雪云，唐江河，李爱萍，
申请(专利权)人：北京自动化控制设备研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11