基于伪前馈改进的Smith预估器的激光跟踪控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于伪前馈改进的Smith预估器的激光跟踪控制方法，包括：在包含Smith预估器的激光跟踪系统中设置伪前馈滤波器；通过伪前馈滤波器和Smith预估器得到激光跟踪系统的速度环的给定信号；根据速度环的给定信号，利用激光跟踪系统对目标进行跟踪。本发明专利技术能够在不增加硬件情况下，通过改进控制器结构，对被控对象的模型信息进行复用，充分使用已有信息来改善激光跟踪系统的跟踪能力。已有信息来改善激光跟踪系统的跟踪能力。已有信息来改善激光跟踪系统的跟踪能力。

【技术实现步骤摘要】
基于伪前馈改进的Smith预估器的激光跟踪控制方法


[0001]本专利技术涉及一种基于伪前馈改进的Smith预估器的激光跟踪控制方法，属于激光跟踪系统控制


技术介绍

[0002]在激光跟踪系统中，仪器视轴对目标的持续跟踪建立在图像传感器提取的脱靶量信息上。通常，CCD成像以及图像处理过程都需要较长时间，导致采样率较低，给系统引入了不可忽略的延时。延时会造成控制系统的相位衰减，导致控制器的增益受限，进而导致系统的跟踪性能不足。为了补偿延时对控制系统稳定性的影响，前人将工业中广泛应用的Smith预估器引入激光跟踪系统中，通过系统的模型输出提前反馈，近似将延时从闭环中分离出来，进而提升控制器增益来改善跟踪性能。文献《Improved Smith predictor control for fast steering mirror system》（Iop Conference Series: Earth&Environmental Science, 2017）采用速度闭环作为被控对象模型来构建Smith预估器，增大了控制器增益本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于伪前馈改进的Smith预估器的激光跟踪控制方法，其特征在于，包括如下步骤：在包含Smith预估器的激光跟踪系统中设置伪前馈滤波器；通过伪前馈滤波器和Smith预估器得到激光跟踪系统的速度环的给定信号；根据速度环的给定信号，利用激光跟踪系统对目标进行跟踪。2.根据权利要求1所述的基于伪前馈改进的Smith预估器的激光跟踪控制方法，其特征在于，所述通过伪前馈滤波器和Smith预估器得到激光跟踪系统的速度环的给定信号的方法如下：通过陀螺仪测量激光跟踪平台的惯性角速度；根据惯性角速度，通过频域拟合得到激光跟踪平台的速度对象模型；通过CCD图像传感器采集带有时滞的目标脱靶量；根据速度对象模型，设计速度内环控制器C
v
，形成速度闭环；基于速度闭环得到位置被控对象模型，并设计位置外环控制器C
p
，形成位置闭环；根据位置被控对象模型，构建Smith预估器；将目标脱靶量输入Smith预估器，得到Smith预估器合成的中间信号r；对中间信号r进行微分处理，得到被跟踪目标的速度；通过伪前馈滤波器C
f
对被跟踪目标的速度进行滤波去噪后，与Smith预估器的输出叠加，作为速度环的给定信号。3.根据权利要求2所述的基于伪前馈改进的Smith预估器的激光跟踪控制方法，其特征在于，所述速度对象模型的传递函数如下：；其中，K为模型增益，s为复变参量，为自然振荡频率，ξ为阻尼系数，T
e
为电气时间常数。4.根据权利要求3所述的基于伪前馈改进的Smith预估器的激光跟踪控制方法，其特征在于，根据速度对象模型，采用零极点对消法，设计速度内环控制器C
v
，表达式如下：；其中，K
v
为速度控制器增益，T1为惯性环节时间常数。5.根据权利要求2所述的基于伪前馈改进的Smith预估器的激光跟踪控制方法，其特征在于，根据位置被控对象模型，采用1阶积分模型构建Smith预估器，将目标脱靶量输入
Smith预估器，得到Smith预估器合成的中间信号r，方法包括：围绕位置外环控制器C
...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗勇，刘凯凯，丁宇，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：