一种基于改进型Smith预估器的光电跟踪系统控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于改进型Smith预估器的光电跟踪系统控制方法，针对当前光电跟踪系统中存在的延迟和抗扰能力不足问题，通过使用Smith时滞补偿原理减小了延迟对系统稳定的影响，同时对经典的Smith预估器控制结构进行改进，实现了一种不仅可以减小时延，还能有效提高系统扰动抑制能力的控制结构。其核心在于用误差前馈的思想，将延迟带来的影响和扰动量估计出来，然后前馈到控制回路的前向通道中，实现延迟补偿和扰动补偿。该方法不仅解决了延迟对系统的不利影响，而且还进一步提高系统的扰动抑制能力，使系统的稳定性更强。

A Control Method of Photoelectric Tracking System Based on Improved Smith Predictor

The invention provides a control method of an optoelectronic tracking system based on an improved Smith predictor. Aiming at the problem of insufficient delay and disturbance rejection ability in the current optoelectronic tracking system, the influence of delay on system stability is reduced by using Smith time delay compensation principle, and the control structure of the classical Smith predictor is improved, thus realizing a control method that can not only reduce the delay, but also reduce the disturbance rejection ability. The control structure can effectively improve the disturbance rejection ability of the system. The core of this method is to estimate the influence and disturbance caused by the delay using the idea of error feedforward, and then feed it into the forward channel of the control loop to realize the delay compensation and disturbance compensation. This method not only solves the adverse effect of delay on the system, but also further improves the disturbance rejection ability of the system and makes the system more stable.

【技术实现步骤摘要】
一种基于改进型Smith预估器的光电跟踪系统控制方法
本专利技术属于系统控制领域，具体涉及一种基于改进型Smith预估器的光电跟踪系统控制方法，主要用于补偿控制系统稳定速度回路中传感器延迟以及消除外界扰动对系统稳定性的影响。
技术介绍
光电跟踪系统接收所选运动目标的光辐射，并产生控制信号以跟踪目标，广泛应用于目标跟踪、航天和天文观测等领域。光电跟踪系统的闭环性能严重受限于探测器的低采样率和机械共振。其闭环性能评估取决于闭环带宽和干扰抑制性能。过去，研究人员通过增加速度环，加速环或速度和加速度环的组合来改善受控对象的非线性特性，并获得更大的系统刚度。R.Yan提出了综合扰动观测器和反步积分滑模控制的组合，以实现航天器姿态稳定。邓超博士研究了基于MEMS加速度计的干扰观测器，以改善系统的干扰抑制性能。但是之前的策略都忽略了传感器延迟的影响。随着光电跟踪系统应用领域的扩展，它对稳定性和跟踪精度提出了更高的要求。这也意味着传感器延迟的影响不可忽略。在20世纪80年代，光纤陀螺仪(FOG)实现了惯性器件的突破。如今，它已被广泛使用。在实际使用中为了降低FOG的噪声并确保工程中的测量精度，需要对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于改进型Smith预估器的光电跟踪系统控制方法，其特征在于：其具体步骤如下：步骤(1)：根据光电跟踪系统的控制回路，分析出系统的延迟环节，包括A/D和D/A转换的延迟、信号传输的延迟和传感器延迟，确定出对系统性能影响最大的延迟环节；其中，经过分析和测试，其传感器延迟对系统性能的影响最大，而其他延迟环节的影响很小，基本上可以忽略；步骤(2)：通过频率Bode图分析大延迟环节对系统的相位裕度，开环增益和闭环带宽的影响；步骤(3)：在光电跟踪系统的稳定速度回路中，引用Smith预估器，利用Smith预估器的误差观测环节估计出控制回路中的延迟误差，然后将延迟误差通过前馈的方式前馈到速度控制器...

【技术特征摘要】
1.一种基于改进型Smith预估器的光电跟踪系统控制方法，其特征在于：其具体步骤如下：步骤(1)：根据光电跟踪系统的控制回路，分析出系统的延迟环节，包括A/D和D/A转换的延迟、信号传输的延迟和传感器延迟，确定出对系统性能影响最大的延迟环节；其中，经过分析和测试，其传感器延迟对系统性能的影响最大，而其他延迟环节的影响很小，基本上可以忽略；步骤(2)：通过频率Bode图分析大延迟环节对系统的相位裕度，开环增益和闭环带宽的影响；步骤(3)：在光电跟踪系统的稳定速度回路中，引用Smith预估器，利用Smith预估器的误差观测环节估计出控制回路中的延迟误差，然后将延迟误差通过前馈的方式前馈到速度控制器前面。实现补偿陀螺传感器的延迟影响的目的；步骤(4)：基于Smith回路中的误差观测环节，将系统的扰动量也观测出来，在Smith的前馈回路中添加扰动滤波器，通过理...

【专利技术属性】
技术研发人员：任维，赵志强，周翕，李志俊，毛耀，张超，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51