一种基于虚拟多闭环的扰动测量前馈抑制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于虚拟多闭环的扰动测量前馈抑制方法，用于提升控制系统稳定平台的扰动抑制能力，以满足更高精度稳定控制系统的需求。本发明专利技术采用加速度计和位置传感器融合的方法获得虚拟陀螺，并使用虚拟陀螺替代稳定平台的光纤陀螺。本发明专利技术在借助虚拟陀螺实现虚拟多闭环控制的基础上，将被替代的光纤陀螺安装到载体机架上用于测量外界扰动速度，并使用理想的前馈补偿控制器将外界扰动前馈到控制回路，以主动抑制扰动的影响。本发明专利技术在完全不影响系统稳定性的前提下，有效减小了稳定平台的负载和空间要求，并有效提升了系统的扰动抑制能力，使稳定平台获得了更高的稳定精度。

A feedforward suppression method of disturbance measurement based on virtual multi closed loop

The invention discloses a disturbance measurement feed-forward suppression method based on virtual multi closed-loop, which is used to improve the disturbance suppression ability of the control system stable platform to meet the requirements of a higher precision stable control system. The invention adopts the method of integrating the accelerometer and the position sensor to obtain the virtual gyro, and uses the virtual gyro to replace the fiber optic gyro of the stable platform. On the basis of realizing virtual multi closed-loop control by means of virtual gyroscope, the replaced fiber optic gyroscope is installed on the carrier frame to measure the external disturbance speed, and the ideal feedforward compensation controller is used to feed the external disturbance to the control loop, so as to actively suppress the influence of disturbance. The invention effectively reduces the load and space requirements of the stable platform, effectively improves the disturbance suppression ability of the system, and enables the stable platform to obtain higher stability accuracy without affecting the stability of the system at all.

【技术实现步骤摘要】
一种基于虚拟多闭环的扰动测量前馈抑制方法
本专利技术属于稳定控制领域，具体的涉及一种基于虚拟多闭环的扰动测量前馈抑制方法，主要用于减小稳定平台的负载载荷，进一步提升运动平台稳定设备的稳定性能。
技术介绍
在控制设备中，系统的稳定精度会受到外界扰动的影响，地基设备受到地面震动，空气流动引起的振动。安装在飞机，车辆，轮船，卫星等运动平台上的稳定设备，会由于安装载体的不规则运动导致稳定平台受到大量扰动。为了实现高性能的稳定，稳定设备通常采用复合轴稳定结构，粗稳定由惯量大、带宽低的载体机架完成，精稳定由惯量小、带宽高的稳定平台完成。扰动由外界作用在载体机架上，再传递到稳定平台，会降低稳定平台的稳定精度。现有技术的控制策略是采用传统多闭环控制，以MEMS加速度计，光纤陀螺和图像传感器CCD分别作为稳定平台的加速度、速度和位置传感器来获得稳定平台的动态数据，建立速度、位置双闭环或者加速度、速度、位置多闭环的控制回路来提升系统的稳定性和扰动抑制能力。由于需要在稳定平台上安装额外的惯性传感器光纤陀螺和MEMS加速度计，虽然可以提升系统的扰动抑制能力，但是相比稳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于虚拟多闭环的扰动测量前馈抑制方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤(1)：在稳定平台的两偏转轴上分别安装加速度计，测量平台两轴在惯性空间运动的角加速度；稳定平台作为系统的被控对象，有一束激光照射在稳定平台的反射镜上，被反射的激光进入图像传感器CCD，通过图像传感器CCD的输出获得被控对象的位置信号；/n步骤(2)：将稳定平台的两偏转上安装的加速度计的加速度输出信号进行积分，得到稳定平台的速度估计，根据加速度计对低频段运动不敏感的特性，低频运动时的速度估计有偏差；/n步骤(3)：根据图像传感器CCD的位置输出信号在低频段测得数据，在低频运动时对位置输出信号进行微分，得到低频运动时稳...

【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟多闭环的扰动测量前馈抑制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤(1)：在稳定平台的两偏转轴上分别安装加速度计，测量平台两轴在惯性空间运动的角加速度；稳定平台作为系统的被控对象，有一束激光照射在稳定平台的反射镜上，被反射的激光进入图像传感器CCD，通过图像传感器CCD的输出获得被控对象的位置信号；
步骤(2)：将稳定平台的两偏转上安装的加速度计的加速度输出信号进行积分，得到稳定平台的速度估计，根据加速度计对低频段运动不敏感的特性，低频运动时的速度估计有偏差；
步骤(3)：根据图像传感器CCD的位置输出信号在低频段测得数据，在低频运动时对位置输出信号进行微分，得到低频运动时稳定平台的速度估计；
步骤(4)：采用融合滤波的方式，设计融合滤波器H(s)，得到高通滤波器和低通滤波器；将加速度计的积分速度通过高通滤波器，将图像传感器CCD的微分速度通过低通滤波器，再将高通滤波器和低通滤波器的输出相加，得到虚拟陀螺和其输出的融合估计速度；
步骤(5)：通过频率响应测试仪DSA对平台的加速度频率对象特性进行测试，DSA输入为控制器输出值，DSA输出为加速度计采样值，从而获得加速度对象模型
步骤(6)：在获取到对象模型基础上，使用加速度计并设计加速度控制器Ca(s)实现加速度闭环，然后使用虚拟陀螺并设计速度控制器Cv(s)实现虚拟速度反馈闭环，最后使用图像传感器CCD并设计位置控制器Cp(s)和位置闭环，最终实现加速度、速度和位置的虚拟多闭环控制；
步骤(7)：在质量大于第一预定数值的载体机架上安装第二预定质量的光纤陀螺，用以测量惯性空间下外界振动作用在载体机架上的扰动速度；在稳定平台全部开环的情况下，再次使用频率响应测试仪DSA对系统的扰动传递特性进行测试，DSA输入为光纤陀螺输出值，DSA输出为虚拟陀螺输出值，从而获得系统机械结构的被动扰动抑制能力的传递函数G0(s)；
步骤(8)：根据完成虚拟多闭环时的加速度环对象模型和加速度环控制器Ca(s)，得到加速度闭环后系统的主动扰动抑制能力GDS_a(s)；将系统的被动扰动抑制能力的传递函数G0(s)和主动扰动抑制能力GDS_a(s)相乘的积，作为加速度闭环情况下由载体机架到稳定平台的扰动速度传递特性Gd(s)；
步骤(9)：进行扰动速度前馈补偿控制器Cf(s)的稳定性分析和扰动抑制能力分析，将得到的约束条件用于其参数设计；
步骤(10)：使用载体机...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓久强，毛耀，任维，周翕，
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