【技术实现步骤摘要】
本专利技术公开一种基于改进型干扰观测器的快速反射镜扰动抑制方法，属于扰动抑制。
技术介绍
1、作为光束指向控制的核心元件，快速反射镜具有响应速度快、定位精度高的优点，广泛应用于激光通信、航空侦查、光电跟踪、空间探测、红外预警、自适应光学等领域实现视轴稳定、精确跟踪和像移补偿等功能。快速反射镜的控制性能容易受到安装误差、轴系耦合、摩擦力矩等干扰的影响，对于大角度的快速反射镜，其力矩和角度之间还存在明显的非线性关系。此外，快速反射镜一般工作在空间、航空等极端环境下，工作环境的温度变化会导致模型参数改变，进而影响控制性能。因此，在控制器设计时如何有效抑制外界干扰和模型变化的影响，是提高快速反射镜控制性能的关键。
2、cn201610513975.3中提出了一种基于干扰观测器的快速反射镜扰动抑制方法。该方法通过干扰观测器实现对扰动信号的估计和补偿，干扰观测器由低通滤波器和被控快速反射镜标称模型的逆组成。在该方法中，为保证干扰观测器在物理上是可实现的，要求被控快速反射镜模型不能存在s平面右半平面上的零点，即被控系统需为最小相位系统。然而由于机械结构、驱动器、传感器和控制算法等多种因素综合影响，快速反射镜系统的传递函数在s平面的右半平面上可能存在一个或多个零点，呈现出非最小相位的特性。将系统模型由非小相位系统近似为最小相位系统可以适用专利中的方法，但可能会存在引入相位失真，导致系统输出信号与期望信号在相位上不一致；丢失或改变关键的非最小相位特性，引发系统频率响应畸变；无法完全捕捉非最小相位系统的动态特性，影响系统性能等问题。p>
3、低通滤波器是干扰观测器设计的关键，在cn201610513975.3提及的设计方法中，滤波器的截止频率是唯一可调参数，若想提高扰动抑制能力则需增大截止频率，但随着频率的升高，噪声的引入和系统不确定性的增大使得系统鲁棒稳定性随之降低，二者之间存在折衷，滤波器的参数只能通过试凑法进行确定。然而在工程实际中，复杂环境可能导致快速反射镜系统受到各种不确定性干扰，如风扰、机械振动等，这些干扰会影响系统的稳定性和精度，同时由于实际系统的复杂性，很难建立完全准确的系统模型，系统的参数也可能会随着时间和环境的变化而发生摄动，传感器噪声也可能会导致系统测量的不准确。综上所述，前人所提出的基于干扰观测器的快速反射镜扰动抑制方法难以处理多性能指标间的优化设计问题，亟需某种方法在综合考虑复杂不确定性干扰、建模误差、参数摄动和传感器噪声等多种因素的基础上，减小这些因素对系统性能的影响，提高系统的稳定性和跟踪精度。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于改进型干扰观测器的快速反射镜扰动抑制方法，以解决现有技术中，反射镜系统鲁棒性差的问题。
2、一种基于改进型干扰观测器的快速反射镜扰动抑制方法，采用汉克尔矩阵系统辨识方法对快速反射镜模型进行辨识，获得快速反射镜模型和的不确定性上界，推导干扰观测器的鲁棒稳定性条件，设计改进型干扰观测器，引入陷波器和零相差前馈控制器。
3、获得的不确定性上界包括，设的不确定性上界为：
4、；
5、式中，表示单位虚数，表示频率，表示在所有频率下，和分别表示将多组伪随机信号输入标称模型和实际系统后得到的输出频率响应，为模型乘性不确定性；的计算过程为，设快速反射镜实际系统为g：
6、；
7、式中，为模型乘性不确定性，为单位矩阵；
8、将多组数据绘制于同一幅伯德图中，通过拟合确定快速反射镜模型的不确定性上界。
9、推导干扰观测器的鲁棒稳定性条件包括：
10、输出与参考输入，扰动和噪声之间的函数表达式为：
11、；
12、式中，表示低通滤波器；
13、补灵敏度函数为：
14、；
15、根据小增益定理求得保证闭环系统鲁棒稳定性的充要条件为：
16、；
17、式中，表示无穷范数。
18、设计改进型干扰观测器包括，广义传递函数矩阵为p：
19、；；
20、式中，w表示外部输入，z表示所选性能输出，表示扰动估计，表示控制信号和标称逆模型输出之间的差值，、、、为p的元素；
21、；；
22、；；
23、式中，为中间参数，，、、分别表示误差、扰动和噪声的加权函数；
24、通过线性分式变换给出输入到输出的闭环传递函数为：
25、；
26、求得h∞次优滤波器：
27、；
28、式中，为阈值系数，。
29、相对比现有技术，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术直接应用于非最小相位快速反射镜系统，能够在确保整个闭环系统稳定的基础上实现系统抗扰、降噪和跟踪等多性能指标间的折衷优化设计，提高了快速反射镜系统的扰动抑制能力和跟踪精度。
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1.一种基于改进型干扰观测器的快速反射镜扰动抑制方法，其特征在于，采用汉克尔矩阵系统辨识方法对快速反射镜模型进行辨识，获得快速反射镜模型和的不确定性上界，推导干扰观测器的鲁棒稳定性条件，设计改进型干扰观测器，引入陷波器和零相差前馈控制器。
2.根据权利要求1所述的一种基于改进型干扰观测器的快速反射镜扰动抑制方法，其特征在于，获得的不确定性上界包括，设的不确定性上界为：
3.根据权利要求2所述的一种基于改进型干扰观测器的快速反射镜扰动抑制方法，其特征在于，推导干扰观测器的鲁棒稳定性条件包括：
4.根据权利要求3所述的一种基于改进型干扰观测器的快速反射镜扰动抑制方法，其特征在于，设计改进型干扰观测器包括，广义传递函数矩阵为P：
【技术特征摘要】
1.一种基于改进型干扰观测器的快速反射镜扰动抑制方法，其特征在于，采用汉克尔矩阵系统辨识方法对快速反射镜模型进行辨识，获得快速反射镜模型和的不确定性上界，推导干扰观测器的鲁棒稳定性条件，设计改进型干扰观测器，引入陷波器和零相差前馈控制器。
2.根据权利要求1所述的一种基于改进型干扰观测器的快速反射镜扰动抑制方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙崇尚，于飞，李智斌，张桂林，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：
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