一种基于动态矩阵控制的调平系统控制方法技术方案

本发明专利技术提出了一种基于动态矩阵控制的调平系统控制方法，包括：搭建四点调平控制系统；将调平系统的随动坐标系转换成惯性坐标系；通过倾角传感器所检测的信号，判断出调平系统的最高点：建立动态矩阵控制的调平控制算法，计算二次调平速度，对调平系统进行调节；在调节至支腿1满足所需上升高度后，切换至单腿静态调节过程

【技术实现步骤摘要】
一种基于动态矩阵控制的调平系统控制方法


[0001]本专利技术属于调平控制领域，特别涉及一种基于动态矩阵控制的调平系统控制方法
。

技术介绍

[0002]随着现代战争模式向着快速
、
高效作战方向发展，现代车载雷达等电子设备均要求能够进行快速自动架设和撤收，而稳定的平台能够有效的隔离载体运动，确保稳定平台上装置工作时不会受载体运动的影响，所以需要在设备的研制生产过程中安装半自动或自动调平系统
。
平台的调平精度会影响武器精度，调平时间长短影响武器准备时间，从而影响到武器装备被发现的概率
。
因此，提高调平精度和调平速度是提高武器系统生存能力及快速反应能力的关键措施之一
。
[0003]早期的调平系统只实现最基本的调平功能，通过双向液体摆式传感器检测调平系统的水平倾斜角，并手动调平
。
然而调平系统往往处于较为复杂的工作环境中，手动调平不切实际，自动调平已成为现代调平系统使用的主要方式
。
目前在调平系统进行自动调平时，大多依靠倾角传感器
、
压力传感器和位移传感器与一套特定的理论经验相结合的方式进行调平，而这些调平方式普遍存在着调平精度不高
、
调平时间长的缺点，很难达到快速高精度调平的需求，因此需要对现有的调平策略进行进一步研究，结合更先进的控制策略，为实现调平系统的快速高精度调平
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于动态矩阵控制的调平系统控制方法，解决四点调平问题
。
[0005]实现本专利技术目的的技术解决方案为：
[0006]一种基于动态矩阵控制的调平系统控制方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1：搭建四点调平控制系统，平台上设有倾角传感器，用于检测平台的倾斜程度；
[0008]步骤2：将调平系统的随动坐标系转换成惯性坐标系；以其中一个支腿与平台的支点为原点建立惯性坐标系和随动坐标系，其中随动坐标系的
X
轴是沿着平台长度方向，
Y
轴是沿着平台宽度方向；惯性坐标系和随动坐标系
X
轴夹角为倾角传感器检测的横滚角
Δ
，惯性坐标系和随动坐标系
Y
轴夹角为倾角传感器检测的俯仰角
β
，惯性坐标系和随动坐标系
Z
轴夹角为倾角传感器检测的偏航角
γ
；
[0009]步骤3，通过倾角传感器所检测的信号，判断出调平系统的最高点：
[0010]步骤4，建立动态矩阵控制的调平控制算法，计算二次调平速度，对调平系统进行调节；
[0011]步骤5：在调节至支腿1满足所需上升高度后，切换至单腿静态调节过程
。
[0012]本专利技术与现有技术相比，其显著优点是：
[0013](1)
本专利技术的动态矩阵控制方法对调平系统的不确定性和外部扰动具有较强的抑制能力，通过实时检测调平系统状态，自适应地调整控制策略，以应对不同的扰动和变化；
[0014](2)
本专利技术的动态矩阵控制方法可以通过精确建立系统模型和状态估计，利用算法进行控制策略的计算，从而实现对调平系统的高精度控制，调平系统能够准确地达到所期望的目标姿态，实现精确的调平控制
。
附图说明
[0015]图1是本专利技术的控制流程图；
[0016]图2是本专利技术的惯性坐标系和随动坐标系图；
具体实施方式
[0017]下面结合附图及具体实施例对本专利技术做进一步的介绍
。
[0018]结合图1，本专利技术的一种基于动态矩阵控制的调平系统控制方法，包括以下步骤：
[0019]步骤1：搭建四点调平控制系统，系统包括：调平控制器
、4
个支腿机构
、
倾角传感器，4个支腿机构均布在平台下端，用于对平台倾角进行调整，倾角传感器检测平台的倾斜程度，在调平控制器中嵌入控制软件，接收上位机的控制指令，并利用控制算法计算控制量作用于支腿机构，完成调平系统的调平功能；
[0020]步骤2：将调平系统的随动坐标系转换成惯性坐标系；
[0021]针对调平系统分别建立惯性坐标系
{0}
和随动坐标系
{1}
，其中随动坐标系的
X
轴是沿着平台长度方向，
Y
轴是沿着平台宽度方向，调平系统的惯性坐标系和随动坐标系如图2所示：图中1‑4点分别为4个支腿机构与平台的支点，以其中一个支点为原点建立坐标系
。
[0022]惯性坐标系和随动坐标系
X
轴夹角为倾角传感器检测的横滚角
Δ
，惯性坐标系和随动坐标系
Y
轴夹角为倾角传感器检测的俯仰角
β
，惯性坐标系和随动坐标系
Z
轴夹角为倾角传感器检测的偏航角
γ
，将随动坐标系转换到惯性坐标系的转换公式可表示为：
[0023][0024]由于偏航角一般都比较小，可取近似值0，可对式1进行简化，转换矩阵
R
10
为：
[0025][0026]令调平系统平台的四个支点在随动坐标系中的坐标表示为
P
i1
，其中
i
表示第
i
个支点，
i
＝
1,2,3,4
，在惯性坐标系中的坐标表示为
P
i0
，则随动坐标和惯性坐标的转换公式可表示为：
[0027][0028]步骤3，通过倾角传感器所检测的信号，判断出调平系统的最高点：
[0029]以点1为原点，根据式
(2)
和
(3)
可得到调平系统各个点在惯性坐标系中
Z
轴方向上的坐标为：
[0030][0031]表示支腿
1、
支腿
2、
支腿
3、
支腿4的顶点在惯性坐标系的值，如图2所示，
H
为调平平台的宽
、L
为调平平台的长，同时，可通过下式对调平系统的最高点进行判断：
[0032][0033]当支腿1最高时，各个支点与最高点的位置误差可表示为：
[0034][0035]式中，
e1表示支腿1与最高点的位置差，
e2表示支腿2与最高点的位置差，
e3表示支腿3与最高点的位置差，
e4表示支腿4与最高点的位置差
。
[0036]当支腿2最高时，各个支点与最高点的位置误差可表示为：
[0037][0038]当支腿3最高时，各个支点与最高点的位置误差可表示为：
[0039][0040]当支腿4最高时，各个支点与最高点的位置误差可表示为：
[0041][0042]再根据位置误差本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于动态矩阵控制的调平系统控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：搭建四点调平控制系统，平台上设有倾角传感器，用于检测平台的倾斜程度；步骤2：将调平系统的随动坐标系转换成惯性坐标系；以其中一个支腿与平台的支点为原点建立惯性坐标系和随动坐标系，其中随动坐标系的
X
轴是沿着平台长度方向，
Y
轴是沿着平台宽度方向；惯性坐标系和随动坐标系
X
轴夹角为倾角传感器检测的横滚角
α
，惯性坐标系和随动坐标系
Y
轴夹角为倾角传感器检测的俯仰角
β
，惯性坐标系和随动坐标系
Z
轴夹角为倾角传感器检测的偏航角
γ
；步骤3，通过倾角传感器所检测的信号，判断出调平系统的最高点；步骤4，建立动态矩阵控制的调平控制算法，计算二次调平速度，对调平系统进行调节；步骤5：在调节至支腿1满足所需上升高度后，切换至单腿静态调节过程
。2.
根据权利要求1所述的基于动态矩阵控制的调平系统控制方法，其特征在于，步骤4，具体包括以下步骤：步骤
4.1
，预测调平系统控制模型：
Y
p
(k)
＝
Y0(k)+A
Δ
U
L
(k)
式中，
Y
p
(k)
表示控制系统在
k
时刻调平系统模型横滚角和俯仰角的预测值，
Y0(k)
表示
k
时刻所记录模型横滚角和俯仰角的初始值，
A
表示动态系数矩阵，
Δ
U
L
(k)
表示
k
时刻四个调平轴的四个二次调平速度控制增量序列矢量；步骤
4.2
，滚动优化通过最小化性能指标对模型角度预测进行滚动优化，求解控制增量，最小化性能指标
J(k)
可表示为：式中，
Y
d
(k)
表示控制系统在
k
时刻调平系统模型横滚角和俯仰角的测量值，
Q
为误差权矩阵，
R
为控制权矩阵，通过
diophantine
方程求解可得控制增量序列方程求解可得控制增量序列式中，
G
为动态控制矩阵，则实际控制矢量最优值为：即为四个支腿的四个二次调平速度；步骤
4.3
，反馈校正取
k+1
时刻的实际输出值
Y(k+1)
与
k
时刻对
k+1
未来的输出预测值进行比较：式中，
e(k+1)
为
k+1
时刻预测值与实际值的误差，通过误差来对未来预测输出值进行修正：式中，
c
为误差的校正矢量；步骤
4.4

【专利技术属性】
技术研发人员：赵旭东，孙家庆，李丰硕，黄璞，姜正亮，曾垚嘉，
申请(专利权)人：南京晨光集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：