[發(fā)明專利]一種基于視覺跟蹤的誤差觀測前饋控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710561295.3
• 申請日: 2017-07-11
• 公開（公告）號: CN107390522A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄧超;任維;毛耀;劉瓊;張超
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04;G05D1/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于視覺跟蹤的誤差觀測前饋控制方法，其特征在于：其具體實施步驟如下：

步驟(1)：在快反鏡跟蹤控制系統(tǒng)中安裝電渦流位置傳感器和CCD傳感器，用以測量快反鏡的偏轉(zhuǎn)角位置量，電渦流傳感器用以實現(xiàn)一個高帶寬線性內(nèi)環(huán)，為外環(huán)提供一個線性被控對象；

步驟(2)：利用一個激光器產(chǎn)生一個點光源，通過快反鏡使光源進入CCD系統(tǒng)，直接正弦驅(qū)動快反鏡來測試獲取CCD圖像處理系統(tǒng)的延時參數(shù)T₀；

步驟(3)：通過頻率響應(yīng)測試儀對平臺的電渦流位置頻率對象特性進行測試，輸入為控制器輸出值，輸出為電渦流采樣值，高采樣率可獲得較高精度的電渦流對象模型G(s)，用于實現(xiàn)高帶寬內(nèi)環(huán)；

步驟(4)：設(shè)計內(nèi)環(huán)位置控制器C_p(s)實現(xiàn)高帶寬位置反饋閉環(huán)，然后再測試位置內(nèi)環(huán)閉環(huán)后的對象模型，輸入為給定位置，輸出為CCD量，此對象模型為外環(huán)被控對象模型，稱為G_p(s)，然后可設(shè)計CCD環(huán)控制器C(s)，這樣就實現(xiàn)了傳統(tǒng)的雙閉環(huán)控制；

步驟(5)：通過頻響儀測試傳統(tǒng)雙閉環(huán)控制的閉環(huán)特性，其閉環(huán)數(shù)學(xué)模型可看作為一個慣性環(huán)節(jié)1/(T_ms+1)，擬合系統(tǒng)模型獲取數(shù)學(xué)模型參數(shù)T_m；

步驟(6)：添加誤差觀測前饋，首先把CCD所傳回的跟蹤誤差量通過模型補償器又因為此處內(nèi)環(huán)帶寬高，外環(huán)帶寬低，在外環(huán)帶寬有效范圍內(nèi)，可得G_m(s)＝1，也就是CCD誤差量在此處可直接使用；然后把當(dāng)前的內(nèi)環(huán)給定進行延時T₁后與CCD誤差量相加，如此可得到當(dāng)前目標位置估計量，其中T₁≈T₀；

步驟(7)：根據(jù)CCD延時特性和雙閉環(huán)特性T_m設(shè)計前饋控制器Q(s)的具體參數(shù)，然后把目標位置估計量直接作為前饋控制器的輸入，計算得到真實前饋量，最后把該前饋量直接加在CCD環(huán)位置控制器C(s)的輸出，此時的輸出量則是作為內(nèi)環(huán)的給定量輸入，如此完成前饋操作，實現(xiàn)誤差抑制。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于視覺跟蹤的誤差觀測前饋控制方法，其特征在于：步驟(4)中內(nèi)環(huán)位置控制器C_p(s)和CCD外環(huán)控制器C(s)都設(shè)計為PI控制器，其模型參考如下：

CPI(s)-KI·KPs+1s]]>

其中，K_P為比例增益，K_I為積分增益。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于視覺跟蹤的誤差觀測前饋控制方法，其特征在于：步驟(7)中前饋控制器Q(s)的設(shè)計為如下的控制器模型：

Q(s)=Kf(Tfs+1)(Tms+1)]]>

其中，T_f為濾波器濾波帶寬因子，T_m為雙閉環(huán)控制的閉環(huán)特性；當(dāng)前饋補償器設(shè)計為如上模型后，整個前饋控制器呈現(xiàn)一個帶寬較高的高通校正特性，從而有力的提高系統(tǒng)的誤差抑制帶寬。