控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于旋轉(zhuǎn)調(diào)制慣導(dǎo)系統(tǒng)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙軸旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)PID/ Hm控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 雙軸旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中，軸系中存在摩擦力矩干擾，會(huì)影響旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的低速旋轉(zhuǎn)性能；此 外，在機(jī)載動(dòng)態(tài)環(huán)境下，載機(jī)的運(yùn)動(dòng)和隨機(jī)振動(dòng)會(huì)通過(guò)慣導(dǎo)系統(tǒng)基座耦合到旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中，產(chǎn) 生丌平衡力矩，影響旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)性能。而傳統(tǒng)控制方法丌能有效地處理旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中存 在的上述摩擦力矩和丌平衡力矩對(duì)系統(tǒng)造成的影響，使旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的伺服性能和魯棒性降 低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明需要解決的技術(shù)問(wèn)題是有效消除旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中存在的摩擦力矩和丌平衡力 矩對(duì)系統(tǒng)的伺服性能和魯棒性造成的影響。
[0004] 本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)PID/^^控制方法，包括以下步驟：
[0005] 步驟1、光電編碼器實(shí)時(shí)采集旋轉(zhuǎn)框架的實(shí)際角位置e;
[0006] 步驟2、實(shí)際角位置0不控制目標(biāo)角e,ef作差分，差分結(jié)果輸入至位置PID控制 器；
[0007] 步驟3、將實(shí)際角位置0經(jīng)微分器微分后的信號(hào)不位置PID控制器的輸出作差分， 差分后的結(jié)果輸入至速度回路Hm控制器；
[0008] 步驟4、速度回路Hm控制器的輸出經(jīng)功率放大器放大后送入力矩電機(jī)，執(zhí)行控制 結(jié)果，帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)框架按控制率轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0009] 其中，所述步驟3中，速度回路Hm控制器的控制率采用Hj昆合靈敏度PS/T方法 求解得出，所述Hj昆合靈敏度PS/T方法如下式所示：
[0010]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)？1〇/1^控制方法，包括以下步驟： 步驟1、光電編碼器實(shí)時(shí)采集旋轉(zhuǎn)框架的實(shí)際角位置0 ; 步驟2、實(shí)際角位置0與控制目標(biāo)角0 作差分，差分結(jié)果輸入至位置PID控制器； 步驟3、將實(shí)際角位置0經(jīng)微分器微分后的信號(hào)與位置PID控制器的輸出作差分，差分 后的結(jié)果輸入至速度回路H00控制器； 步驟4、速度回路H00控制器的輸出經(jīng)功率放大器放大后送入力矩電機(jī)，執(zhí)行控制結(jié)果， 帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)框架按控制率轉(zhuǎn)動(dòng)； 其特征在于：所述步驟3中，速度回路H控制器的控制率采用Hj昆合靈敏度PS/T方 法求解得出，所述Hj昆合靈敏度PS/T方法如下式所示：
式中，W1(S)為旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)的性能權(quán)函數(shù)，W2(S)為旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)的魯棒穩(wěn) 定權(quán)函數(shù)，P(s)為旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)被控對(duì)象的傳遞函數(shù)，S(S)為表征旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)干擾抑制水平的靈 敏度函數(shù)，T(s)為表征旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的魯棒穩(wěn)定性能的補(bǔ)靈敏度函數(shù)。
2. 如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)PID/匕控制方法，其特征在于： 所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)性能權(quán)函數(shù)W1 (s)的表達(dá)式為：
p=Ml/wJK0 式中，為干擾力矩；《為干擾力矩MJ乍用下回路的輸出角速度J為旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng) 慣量；Ktl為旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)被控對(duì)象的增益系數(shù)；I為控制輸出調(diào)節(jié)參數(shù)；ypy2、y3為整定系 統(tǒng)的頻率特性參數(shù)； 所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)性能權(quán)函數(shù)W2 (s)的表達(dá)式為： W2 =k:A：A2 式中，Ic1為增益系數(shù)；Ai為回路帶寬限制函數(shù)八2為高頻噪聲抑制函數(shù)。
3. 如權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)？10/11〇〇控制方法，其特征在于：P=1518,旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 速度回路帶寬為 400Hz，€ = 0.60;iii= 235;ii2= 360;U3 = 780,則
入i= 0? 0025 (s+1)，X2 = (〇? 〇〇〇3s+l)，Ic1 =I. 2,則 W2 (s) =I. 2X0. 0025(s+l) (0. 0003s+l)； 速度回路的H00控制器的輸入輸出模型為：
4. 如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)？10/11〇〇控制方法，其特征在于：步驟3中所述位置PID 控制器為PI結(jié)構(gòu)，其輸入輸出模型為：
5.如權(quán)利要求3所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)？10/11〇〇控制方法，其特征在于：對(duì)所述速度回路的H00 控制器的輸入輸出模型Kv(S)進(jìn)行降階簡(jiǎn)化處理，得簡(jiǎn)化后的H00控制器輸入輸出模型為：
【專利摘要】本發(fā)明屬于旋轉(zhuǎn)調(diào)制慣導(dǎo)系統(tǒng)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)PID/H∞控制方法。該控制方法包括以下步驟：1、光電編碼器實(shí)時(shí)采集旋轉(zhuǎn)框架的實(shí)際角位置θ；2、實(shí)際角位置θ與控制目標(biāo)角θref作差分，差分結(jié)果作為輸入送入位置PID控制器；步驟3、將實(shí)際角位置θ經(jīng)微分器微分后的信號(hào)與位置PID控制器的輸出做差分，將差分后的結(jié)果作為輸入送入速度回路H∞控制器；步驟4、速度回路H∞控制器的輸出經(jīng)功率放大器放大后送入力矩電機(jī)，執(zhí)行控制結(jié)果，帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)框架按控制率轉(zhuǎn)動(dòng)。本發(fā)明的控制方法，能夠有效消除旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中存在的摩擦力矩和不平衡力矩的影響,提高旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的控制精度和動(dòng)態(tài)可靠性，進(jìn)而提高慣導(dǎo)系統(tǒng)的整體性能。
【IPC分類】G05B13-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104714407
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310694471
【發(fā)明人】胡平華, 劉東斌, 詹雙豪, 曲雪云, 唐江河, 李愛(ài)萍
【申請(qǐng)人】北京自動(dòng)化控制設(shè)備研究所
【公開(kāi)日】2015年6月17日
【申請(qǐng)日】2013年12月17日