本发明专利技术提供了一种基于摩擦伺服跟踪模型的自抗扰控制策略，所属光电稳定技术领域，包括：伺服控制系统采用位置环、速度环和电流环组成的三闭环控制方案；位置环内通过计算得出当前帧目标位置和视轴指向位置之间的脱靶量，并结合光电编码器测量的框架角度信息获得当前目标在实际空间的位置偏差量，将其输入至位置控制器以输出相应的控制信号；通过采用本策略来抑制非线性摩擦和外部扰动对平台系统的影响以提高其控制性能，从而补偿了光电稳定平台在工作时产生的非线性摩擦力矩扰动，改善了复杂环境因素对系统的平稳运行和跟踪精度产生的极大影响，提升了光电稳定平台精确目标跟踪的能力。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光电稳定，具体涉及一种基于摩擦伺服跟踪模型的自抗扰控制策略。
技术介绍
1、随着现代光电类科技设备的大力发展和对伺服控制策略的深入研究，作为一种高精密、强稳定、抗干扰的光电设备，光电稳定平台在各个领域得到了广泛应用。光电稳定平台是一种可以实现对地面和空中进行全景式、大范围目标锁定和扫描跟踪的设备，也是一种具有高精度的伺服控制系统；平台要在兼顾降低自身运动出现干扰的同时，又要保证在可视化伺服控制中做到精准性目标瞄准和跟踪，这对整个平台的结构和控制策略有着更高的要求，完备的框架结构和精准的控制策略能够很好地补偿非线性摩擦造成的误差，提高平台抗干扰能力。
2、目前，在现有的技术中的相关策略仅能够完成对可视化目标的锁定和跟踪，但由于控制策略落后造成跟踪不精准以及摩擦力矩干扰较大，使光电稳定平台在进行跟踪过程中出现追踪目标丢失，跟踪目标不够精准，误差较大以及控制策略不能抑制摩擦干扰的情况。
3、因此，亟需一种能使光电稳定平台提高目标跟踪能力和降低目标跟踪误差的方法。
技术实现思路
1、基于上述技术问题，本专利技术提供一种基于摩擦伺服跟踪模型的自抗扰控制策略，该策略补偿了光电稳定平台在工作时产生的非线性摩擦力矩扰动，改善了复杂环境因素对系统的平稳运行和跟踪精度产生的极大影响，提升了光电稳定平台精确目标跟踪的能力。
2、其具体技术方案为：
3、一种基于摩擦伺服跟踪模型的自抗扰控制策略，包括：
4、光电稳定平台；
>5、伺服控制系统，伺服控制系统采用位置环、速度环和电流环组成的三闭环控制方案；6、位置环内通过计算得出当前帧目标位置和视轴指向位置之间的脱靶量，并结合光电编码器测量的框架角度信息获得当前目标在实际空间的位置偏差量，将其输入至位置控制器以输出相应的控制信号；
7、速度环将控制信号结合速率陀螺测得的平台框架相对于惯性空间的角速度，通过速度控制器输出用以驱动电机；
8、电流环通过反馈回路完成电流调节，使电流平稳输入驱动电机，减小电流波动对电机运转的影响，最终实现目标的精确跟踪；
9、电机选用永磁同步电机(pmsm)，采用‘id＝0’控制策略，代表永磁同步电机的d轴电流为零，即永磁同步电机的磁场定向与转子磁场保持一致，使得永磁同步电机的电磁转矩只与永磁同步电机的电枢电流成正比；
10、解耦状态方程简化为：
11、
12、其中，i是q轴上的绕组相电流的瞬时值，ω描述pmsm转子的角速度，ff表示转矩扰动，j表示pmsm转子和框架的转动惯量，np和ψf描述磁极数和磁链，它们的乘积表示反电动势系数ce＝ψfnp，转矩系数
13、永磁同步电机的摩擦阻力，光电平台系统的微分方程表示为：
14、
15、其中，θ和ω表示角度和角速度，jn、bn是标称模型参数，f是摩擦扭矩；
16、建立elastoplastic摩擦模型，并选取elastoplastic摩擦模型的静态参数和动态参数，该参数代表系统在静态条件下和动态条件下的摩擦行为，通过参数辨识得到不同转速下的不同大小的摩擦力矩；
17、设计基于elastoplastic摩擦模型的前馈补偿控制，在明确elastoplastic摩擦模型的基础上，估计系统所受到的摩擦力矩值，并在控制信号的输入端叠加与实际摩擦力矩方向相反的估计力矩值，即在基于elastoplastic摩擦模型下施加大小相等方向相反的控制电流，用以抑制非线性摩擦。
18、另外，本专利技术提供的上述技术方案中的一种基于摩擦伺服跟踪模型的自抗扰控制策略还可以具有如下附加技术特征：
19、在上述技术方案中，还包括：
20、建立自抗扰控制的二阶跟踪微分器；
21、建立扩张状态观测器的模型。
22、在上述技术方案中，还包括：
23、建立非线性误差反馈律，所述非线性误差反馈律用于拟合状态误差和补偿扰动，其形式如下所示：
24、
25、其中，η1和η2是nlsef的增益，δ2是控制器的可调参数。
26、在上述技术方案中，光电稳定平台采用两轴四框架平台，包括：框架组件、电机组件、测角组件和相机组件；框架组件包括外方位框架、内方位框架、内俯仰框架和外俯仰框架；电机组件包括外方位电机、内方位电机、外俯仰电机和内俯仰电机；测角组件包括外方位测角元件、内方位测角元件、内俯仰测角元件和外俯仰测角元件；相机组件包括可见光相机和红外光相机。
27、在上述技术方案中，自抗扰控制的二阶跟踪微分器为：
28、
29、为了设计出快速最优的控制器，adrc提出了以原点为终点的快速最优控制综合函数式；具体来说，就是将系统的动态特性建模成一个以原点为终点的微分方程来表示，得到的快速最优控制综合函数式为：
30、
31、以原点为终点意味着控制器的目标是将系统状态或输出迅速调整到原点(零误差)，在达到原点的过程中，控制器应考虑到系统稳定性、抗干扰能力和鲁棒性等因素同时，使系统响应速度尽可能快。通过对这个微分方程进行求解，可以得到系统的最优控制参数。将快速最优跟踪微分器离散化得到如下式：
32、
33、取快速最优控制综合函数u＝fhan(x1,x2,r,h)，并变换得到离散化的跟踪微分函数式：
34、
35、在上述技术方案中，扩张观测器的模型为：
36、
37、参数关系式为：
38、
39、其中，β1、β2、β3是状态误差反馈增益，z1和z2是被控对象状态变量的估计，用于跟踪系统输出y及其导数z3是所有未建模干扰和外部干扰的实时观测。
40、本专利技术的一种基于摩擦伺服跟踪模型的自抗扰控制策略研究，与现有技术相比，有益效果为：
41、本专利技术通过采用本策略来抑制非线性摩擦和外部扰动对平台系统的影响以提高其控制性能，从而补偿了光电稳定平台在工作时产生的非线性摩擦力矩扰动，改善了复杂环境因素对系统的平稳运行和跟踪精度产生的极大影响，提升了光电稳定平台精确目标跟踪的能力。
本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于摩擦伺服跟踪模型的自抗扰控制策略，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于摩擦伺服跟踪模型的自抗扰控制策略，其特征在于，还包括：
3.根据权利要求2所述的一种基于摩擦伺服跟踪模型的自抗扰控制策略，其特征在于，还包括：
4.根据权利要求3所述的一种基于摩擦伺服跟踪模型的自抗扰控制策略，其特征在于，所述光电稳定平台采用两轴四框架平台，包括：
5.根据权利要求2所述的一种基于摩擦伺服跟踪模型的自抗扰控制策略，其特征在于，所述自抗扰控制的二阶跟踪微分器为：
6.根据权利要求2所述的一种基于摩擦伺服跟踪模型的自抗扰控制策略，其特征在于，所述扩张观测器的模型为：
【技术特征摘要】
1.一种基于摩擦伺服跟踪模型的自抗扰控制策略，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于摩擦伺服跟踪模型的自抗扰控制策略，其特征在于，还包括：
3.根据权利要求2所述的一种基于摩擦伺服跟踪模型的自抗扰控制策略，其特征在于，还包括：
4.根据权利要求3所述的一种基于摩擦伺服跟...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩顺杰，孟令航，粟华，董吉哲，杨宏韬，陈仁辉，吴晗晔，缑泽恩，蔡新麒，
申请(专利权)人：长春工业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。