專利名稱：一種抑制單桿跟蹤零位漂移的有效方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及伺服控制系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及抑制單桿跟蹤零位漂移的有效方法。
技術(shù)背景
近年來，隨著經(jīng)緯儀等測量設(shè)備和各種穩(wěn)定平臺的需求越來越多，使得單桿跟蹤時(shí)產(chǎn)生的漂移問題也越來越受到關(guān)注。這種漂移產(chǎn)生的原因多是由于摩擦力矩、電機(jī)擾動力矩和外界干擾力矩等產(chǎn)生的，單桿跟蹤漂移數(shù)據(jù)如圖1所示。要想要徹底抑制這種漂移必須使這些外界擾動力矩得到有效控制。而傳統(tǒng)的單桿控制是采用速度閉環(huán)、位置開環(huán)控制，很難有效控制住這些擾動力矩對漂移產(chǎn)生的影響。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)有單桿跟蹤控制過程中采用速度閉環(huán)、位置開環(huán)控制，進(jìn)而無法控制擾動力矩對漂移產(chǎn)生的影響問題，提供一種抑制單桿跟蹤零位漂移的有效方法。
一種抑制單桿跟蹤零位漂移的有效方法，該方法由以下步驟實(shí)現(xiàn)
步驟一、判斷當(dāng)前的工作方式是否為單桿跟蹤方式，如果是，則執(zhí)行步驟三，如果否，則執(zhí)行步驟二；
步驟二、進(jìn)入其它的跟蹤方式；
步驟三、執(zhí)行單桿跟蹤控制方式，判斷單桿跟蹤控制方式是否進(jìn)入死區(qū)，如果是， 則執(zhí)行步驟四，如果否繼續(xù)執(zhí)行步驟三；
步驟四、將單桿控制器當(dāng)前值賦值至數(shù)引控制器，并采集當(dāng)前編碼器值，以當(dāng)前編碼器值作為定點(diǎn)位置輸入，切換到數(shù)引定點(diǎn)工作方式；
步驟五、判斷單桿跟蹤控制方式是否超出死區(qū)，如果是，執(zhí)行步驟六，如果否，則返回步驟四；
步驟六、切換到單桿跟蹤控制方式，返回執(zhí)行步驟三。
本發(fā)明的工作原理本發(fā)明中設(shè)計(jì)了一種基于位置、速度均閉環(huán)的單桿跟蹤控制系統(tǒng)，這種控制系統(tǒng)和傳統(tǒng)的單桿跟蹤控制系統(tǒng)工作方式一致，只是多了單桿歸零后的位置閉環(huán)定位控制。傳統(tǒng)的單桿跟蹤方式中單桿輸入量是作為速度給定引導(dǎo)平臺按照指定的速度作速度引導(dǎo)運(yùn)動，不做定位處理。本發(fā)明的單桿跟蹤系統(tǒng)也是將單桿輸入量加在速度環(huán)的輸入端，引導(dǎo)轉(zhuǎn)臺做速度運(yùn)動，但是當(dāng)單桿歸零后(即進(jìn)入單桿死區(qū)內(nèi))單桿跟蹤系統(tǒng)自動將切換到以當(dāng)前編碼器為零點(diǎn)的位置閉環(huán)系統(tǒng)，在切換中將單桿控制器變量賦值給數(shù)引控制器，從而平滑切換。即以當(dāng)前編碼器位置做定點(diǎn)引導(dǎo)，當(dāng)單桿擺出死區(qū)范圍瞬間，系統(tǒng)將自動將位置定點(diǎn)引導(dǎo)回路放開，切換到傳統(tǒng)的單桿速度引導(dǎo)模式。這樣由于單桿歸零后有位置定點(diǎn)引導(dǎo)，從而設(shè)備抑制住了由各種擾動力矩引起的漂移。
本發(fā)明的有益效果本文中的發(fā)明方法在多種型號經(jīng)緯儀上得到了應(yīng)用，很好的抑制了單桿零位漂移的問題；本發(fā)明的目的是采用位置開環(huán)控制和閉環(huán)控制切換的方式抑制單桿的歸零漂移，方法有效而簡潔。


圖1為傳統(tǒng)單桿跟蹤爬行曲線；
圖2為傳統(tǒng)單桿跟蹤原理框圖3為本發(fā)明所述的一種抑制單桿跟蹤零位漂移的有效方法的原理圖4為本發(fā)明所述的一種抑制單桿跟蹤零位漂移的有效方法中單桿歸零后切換到定點(diǎn)引導(dǎo)不平滑曲線示意圖5為本發(fā)明所述的一種抑制單桿跟蹤零位漂移的有效方法中單桿歸零后平滑切換到定點(diǎn)引導(dǎo)曲線示意圖6為本發(fā)明所述的一種抑制單桿跟蹤零位漂移的有效方法的流程圖。
具體實(shí)施方式
結(jié)合圖3至圖6說明本實(shí)施方式，一種抑制單桿跟蹤零位漂移的有效方法，該方法由以下步驟實(shí)現(xiàn)
1.采集工作方式；工作方式包括指數(shù)引跟蹤方式、可見電視跟蹤方式或者紅外電視跟蹤方式；
2.判斷是否為單桿工作方式，如果不是則進(jìn)入其他跟蹤方式，如果是則進(jìn)入單桿工作流程；
3.如果進(jìn)入單桿工作流程，判斷單桿是否進(jìn)入死區(qū)范圍；
4.如果沒有進(jìn)入單桿死區(qū)范圍則繼續(xù)按照單桿方式工作，如果進(jìn)入單桿死區(qū)范圍則采集當(dāng)前編碼器值，并且將單桿控制器值賦予數(shù)引控制器，將工作方式切換到數(shù)引定點(diǎn)工作方式；
5.在定點(diǎn)工作方式下判斷單桿是否超出死區(qū)范圍，如果沒有超出死區(qū)范圍則繼續(xù)按照定點(diǎn)工作方式運(yùn)行；否則如果超出死區(qū)范圍則將工作方式切換到單桿工作方式，繼續(xù)重復(fù)步驟4操作。
本實(shí)施方式中所述的單桿歸零后(即進(jìn)入單桿死區(qū)內(nèi))，單桿跟蹤系統(tǒng)自動將切換到以當(dāng)前編碼器為零點(diǎn)的位置閉環(huán)系統(tǒng)，即做以當(dāng)前編碼器位置做定點(diǎn)引導(dǎo)，當(dāng)單桿擺出死區(qū)范圍瞬間，系統(tǒng)將自動將位置定點(diǎn)引導(dǎo)回路放開，切換到傳統(tǒng)的單桿速度引導(dǎo)模式。
當(dāng)單桿跟蹤方式瞬間切換到數(shù)引定點(diǎn)工作方式時(shí)，要將單桿控制器當(dāng)前值賦給數(shù)引控制器。其中數(shù)引一階控制器變量為數(shù)組SYa0neTmp[2]，其中SYeOneTmp[l]用于存儲控制器的上一幀輸入值，SYeOneTmp
用于存儲控制器的上一幀輸出值。單桿一階控制器變量為數(shù)組DGe0neTmp[2]，其中DGeOneTmp[l]用于存儲控制器的上一幀輸入值， DGeOneTmp
用于存儲控制器的上一幀輸出值。為了保證切換平滑不起振，要進(jìn)行切換前夫之操作如下
SYaOneTmp
= DGaOneTmp
；
SYeOneTmp [ 1 ] = DGeOneTmp [ 1 ]。
數(shù)引跟蹤到單桿跟蹤過程切換，由于數(shù)引定點(diǎn)跟蹤偏差不大所以控制器初始值不需要另行處理，仍按照初始賦值即可。
結(jié)合圖4和圖5說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在于單桿歸零后單桿跟蹤到數(shù)引跟蹤的切換過程，如果切換設(shè)計(jì)不好會引起切換抖動，造成單桿操作手感覺不平滑。要使單桿歸零后平滑過渡到定點(diǎn)引導(dǎo)而不起振動，關(guān)鍵是控制器初始值的設(shè)定，當(dāng)單桿進(jìn)入死區(qū)后切換到數(shù)引時(shí)，如果數(shù)引控制器不設(shè)定初值或者初值設(shè)定為零時(shí)，會造成控制器的前幾幀輸出數(shù)據(jù)失真，即引起初始震蕩，這種情況下需要將單桿跟蹤控制器的當(dāng)前值賦予數(shù)引控制器作為初始值，從而避免引起切換震蕩。
權(quán)利要求
1.一種抑制單桿跟蹤零位漂移的有效方法，其特征是，該方法由以下步驟實(shí)現(xiàn) 步驟一、判斷當(dāng)前的工作方式是否為單桿跟蹤方式，如果是，則執(zhí)行步驟三，如果否，則執(zhí)行步驟二；步驟二、進(jìn)入其它的跟蹤方式；步驟三、執(zhí)行單桿跟蹤控制方式，判斷單桿跟蹤控制方式是否進(jìn)入死區(qū)，如果是，則執(zhí)行步驟四，如果否，則繼續(xù)執(zhí)行步驟三；步驟四、將單桿控制器當(dāng)前值賦值至數(shù)引控制器，并采集當(dāng)前編碼器值，以當(dāng)前編碼器值作為定點(diǎn)位置輸入，切換到數(shù)引定點(diǎn)工作方式；步驟五、判斷單桿跟蹤控制方式是否超出死區(qū)，如果是，執(zhí)行步驟六，如果否，則返回步驟四；步驟六、切換到單桿跟蹤控制方式，返回執(zhí)行步驟三。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抑制單桿跟蹤零位漂移的有效方法，其特征在于，步驟二所述的進(jìn)入其它的跟蹤方式是指數(shù)引跟蹤、可見電視跟蹤或者紅外電視跟蹤。
全文摘要
一種抑制單桿跟蹤零位漂移的有效方法，涉及伺服控制系統(tǒng)領(lǐng)域，它解決現(xiàn)有單桿跟蹤控制過程中采用速度閉環(huán)、位置開環(huán)控制，進(jìn)而無法控制擾動力矩對漂移產(chǎn)生的影響問題，本發(fā)明當(dāng)單桿歸零后單桿跟蹤系統(tǒng)自動將切換到以當(dāng)前編碼器為零點(diǎn)的位置閉環(huán)系統(tǒng)，在切換中將單桿控制器變量賦值給數(shù)引控制器，從而平滑切換。以當(dāng)前編碼器位置做定點(diǎn)引導(dǎo)，當(dāng)單桿擺出死區(qū)范圍瞬間，系統(tǒng)將自動將位置定點(diǎn)引導(dǎo)回路放開，切換到傳統(tǒng)的單桿速度引導(dǎo)模式。由于單桿歸零后有位置定點(diǎn)引導(dǎo)，從而抑制住了由各種擾動力矩引起的漂移。本發(fā)明適用于轉(zhuǎn)臺單桿跟蹤時(shí)的速度穩(wěn)定跟蹤和穩(wěn)定定位，特別是針對隨動轉(zhuǎn)臺等因摩擦等擾動力矩而產(chǎn)生位置漂移的控制系統(tǒng)具有顯著效果。
文檔編號G05D3/12GK102520735SQ20111044930
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者張淑梅, 張玉良, 杜壁秀, 林兆華, 米陽 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所