【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及导弹伺服系统控制，具体而言，涉及基于状态感知的强鲁棒弹上伺服系统频率特性控制方法。
技术介绍
1、伺服系统作为导弹的重要执行机构，其性能直接影响了导弹控制系统的频率特性、控制面气动弹性的动态颤振与静态发散，因此，控制系统对伺服系统的时域和频域要求很高。导弹控制对伺服系统的要求归结为：保证最大舵偏角，保证最大舵偏角速率和具有强鲁棒的频率特性。其中，最大舵偏角和最大舵偏角速率主要由机构及电机特性决定，在设计初期通过机构与驱动电机的匹配设计较易保证；而伺服系统的频率特性受外部输入电压、温度环境和内部机械结构特性影响，会有较大差异。
2、综合重量、体积、频率特性要求，弹上伺服系统减速传动机构大多采用拨叉式滚珠丝杠及曲柄滑块式滚珠丝杠。由曲柄滑块机构及拨叉机构运动学模型分析可知，在伺服系统-30°～30°偏角范围内，伺服系统减速比变化范围可达15％～25％，减速比波动较大，对伺服系统的频率特性产生不良影响。
3、弹上伺服系统通常采用热电池进行供电，一方面，受弹道、负载、温度环境等初始条件影响，热电池激活后初始电压有所差异；另一方面，导弹飞行过程中随着热电池容量的消耗，供电电压不断变化，会导致伺服系统频率性能较额定电压的情况发生偏移，引起伺服系统运行状态的不稳定。另外，负载时由于热电池压降增大，导致伺服系统供电电压下降增大，也影响了伺服系统频率特性。
4、弹上伺服系统温度环境通常要求具有宽温性(-45℃～70℃)，在这一温度范围内，不同金属材料热胀冷缩程度的差异会导致减速机构的机械阻尼系数发
5、现有的伺服系统虽然已经逐步改变传统的全程采用事先整定的固定参数的控制方法，但由于控制的输入只有舵指令、舵反馈或舵偏速度、电流等，通过控制舵指令或舵偏速度、电流偏差，来间接克服输入电压、温度环境和内部机械结构特性对弹上伺服系统频率特性的影响，虽然控制简单，但频率特性鲁棒性较差，在供电电池的电压偏离额定电压时、舵偏角度大角度偏转时、高低温环境时，伺服系统的频率特性均会发生偏移，从而引起伺服系统的运行状态不稳定，无法准确地实现对伺服系统的控制。
6、此外，现有技术中还公开了一种由环境温度变化引起的电动舵机性能变化的补偿方法。该方法针对不同环境温度点通过引入负温度细实热敏电阻以实时改变pid参数，进而有效的补偿由高低温引起的电动舵机机构机械阻尼发生的变化，但是，仅考虑了温度环境对伺服系统的影响，但伺服系统在不同舵偏角度及电压下频率特性差异扔无法完全克服；且该方法是针对模拟控制器设计的温度补偿电路，实现复杂、应用面窄、灵活性低，无法应用到数字式伺服系统当中。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于状态感知的强鲁棒弹上伺服系统频率特性控制方法，解决了不同电气、温度、机械环境下的弹上伺服系统频率特性强鲁棒控制问题。
2、本专利技术的技术方案是：基于状态感知的强鲁棒弹上伺服系统频率特性控制方法，包括：
3、对外部采样获取的供电输入电压、环境温度进行数字化处理，得到数字电压信号和数字温度信号；
4、建立伺服系统闭环控制模型；
5、根据得到的数字电压信号和数字温度信号，计算获得考虑供电电压变化、温度环境状态后的伺服系统电压补偿参数和考虑电压状态后的温度补偿参数；
6、根据建立的伺服系统闭环控制模型，得到伺服系统不同舵偏角度下传动比偏离标准值的分布情况，进而计算获得伺服系统的角度补偿参数；
7、根据建立的伺服系统闭环控制模型，利用电压补偿参数、温度补偿参数、角度补偿参数对伺服系统闭环控制进行修正补偿，实现伺服系统不同状态下的强鲁棒控制，最终得到补偿后的伺服系统控制模型。
8、所述计算获得考虑供电电压变化、温度环境状态后的伺服系统电压补偿参数，包括：
9、
10、其中，u0为采样到的数字电压信号值；ue为额定电压设计值；α为考虑伺服系统环境温度状态的参数，f1(ku1,α)表示考虑温度状态的电压补偿系数函数，ku为考虑温度环境状态后的电压补偿系数，ku1为传统电压补偿系数。
11、所述α的取数原则为：
12、当环境温度为常温时，α取值等于1；
13、当环境温度为高温，且供电电压大于额定电压，则α取值远小于1，即大幅降低电压补偿系数；当环境温度为高温，且供电电压等于额定电压时，则α取值小于1；当环境温度为高温，且供电电压小于额定电压时，则α取值1；
14、当环境温度为低温，且供电电压大于额定电压时，则α取值等于1；当环境温度为低温，且供电电压等于额定电压时，则α取值大于1；当环境温度为低温，且供电电压小于额定电压时，则α取值远大于1。
15、所述计算获得考虑供电电压变化、温度环境状态后的伺服系统温度补偿参数，包括：
16、
17、其中，δt为当前数字温度信号值与常温温度值是之差，β为温度系数，γ为考虑伺服系统供电电压设置的参数，f2(kt1,γ)为考虑电压的温度补偿参数函数，kt1为传统计算得到的温度补偿系数，kt为考虑电压后的温度补偿系数。
18、所述γ的取数原则为：
19、当供电电压为额定电压时，则γ等于1；
20、当供电电压大于额定电压，且温度为高温时，则γ远小于1；当供电电压大于额定电压，且温度为常温时，则γ小于1；当供电电压大于额定电压，且温度为低温时，则γ等于1；
21、当供电电压小于额定电压，且温度为高温时，则γ等于1，温度补偿系数不调整；当供电电压小于额定电压，且温度为常温时，则γ大于1；当供电电压小于额定电压，且温度为低温时，则γ远大于1。
22、所述计算获得伺服系统的角度补偿参数，包括：
23、kθ＝f3(θf)
24、其中，θf为伺服系统闭环控制模型中伺服系统的舵偏角度，f3(θf)为考虑舵偏角位置后的角度补偿函数，kθ为计算得到的角度补偿系数。
25、所述补偿后的伺服系统控制模型为：
26、
27、yout＝y0×ku×kt×kθ
28、其中，y0为补偿前控制输出,yout为补偿后控制输出，umax为热电池输出的最高电压，umin为热电池输出的最低电压，u为最终控制输出。
29、与现有技术相比本专利技术有以下优点：
30、1.通过直接引入供电电压、温度、舵偏角度等参数，实现电气、机械、温度等环境下的弹上伺服系统频率特性强鲁棒控制问题；且由于直接采集环境参数进行控制，避免传统的通过控制舵指令或舵偏速度、电流偏差的方法，只有环境变化引起了指令或舵偏速度、电流产生偏差才能进行调节的滞后和需本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于状态感知的强鲁棒弹上伺服系统频率特性控制方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于状态感知的强鲁棒弹上伺服系统频率特性控制方法，其特征在于，所述计算获得考虑供电电压变化、温度环境状态后的伺服系统电压补偿参数，包括：
3.如权利要求2所述的基于状态感知的强鲁棒弹上伺服系统频率特性控制方法，其特征在于，所述α的取数原则为：
4.如权利要求1所述的基于状态感知的强鲁棒弹上伺服系统频率特性控制方法，其特征在于，所述计算获得考虑供电电压变化、温度环境状态后的伺服系统温度补偿参数，包括：
5.如权利要求4所述的基于状态感知的强鲁棒弹上伺服系统频率特性控制方法，其特征在于，所述γ的取数原则为：
6.如权利要求1所述的基于状态感知的强鲁棒弹上伺服系统频率特性控制方法，其特征在于，所述计算获得伺服系统的角度补偿参数，包括：
7.如权利要求1所述的基于状态感知的强鲁棒弹上伺服系统频率特性控制方法，其特征在于，所述补偿后的伺服系统控制模型为：
【技术特征摘要】
1.基于状态感知的强鲁棒弹上伺服系统频率特性控制方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于状态感知的强鲁棒弹上伺服系统频率特性控制方法，其特征在于，所述计算获得考虑供电电压变化、温度环境状态后的伺服系统电压补偿参数，包括：
3.如权利要求2所述的基于状态感知的强鲁棒弹上伺服系统频率特性控制方法，其特征在于，所述α的取数原则为：
4.如权利要求1所述的基于状态感知的强鲁棒弹上伺服系统频率特性控制方法，其特征在于，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄佳怡，唐德佳，黄民昌，蒋龙鑫，蒋政，杨健，
申请(专利权)人：上海航天控制技术研究所，
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。