[發明專利]一種動中通天線擾動觀測補償控制方法

在審

• 申請號: 201810757194.8
• 申請日: 2018-07-11
• 公開（公告）號: CN108845500A
• 公開（公告）日: 2018-11-20
• 發明（設計）人: 閆少雄;杜要鋒;秦超;孫孟林
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第五十四研究所
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04;G06F17/50
• 代理公司: 河北東尚律師事務所 13124
• 代理人: 王文慶

本發明公開了一種動中通天線擾動觀測補償控制方法，屬于動中通天線伺服控制技術領域。其針對工程中常用的前饋控制需要加裝前饋陀螺，擾動只能實現部分補償的不足，提出了一種利用天線轉盤上安裝的慣導角速度信息和電機轉速信息估計載體擾動角速度并補償的方法。該方法首先采用Subspace方法建立天線伺服控制系統模型，利用二階振蕩環節擬合載體擾動角速度模型，然后將二者合并構建狀態方程，建立狀態觀測器，采用LQR方法求解最優狀態輸出反饋矩陣L，實現擾動最優估計，最后采用H∞方法，設計擾動補償濾波器，抵消擾動對控制對象產生的影響，完成擾動觀測補償控制器設計。

技術領域

本發明涉及動中通天線伺服控制系統設計技術領域，特別是指一種車載動中通天線的擾動觀測補償控制方法。

背景技術

動中通系統結構復雜，工作環境多變，跟蹤精度要求高，動中通天線伺服控制是一個難點，伺服控制算法的研究已經由傳統的PID(Proportion Integral Derivative)、超前滯后、變結構PID發展到自抗擾控制、模糊控制、LQR最優二次型等多種控制方法，但是基于現代控制理論的控制算法多用于仿真計算，工程實踐中應用較少。

工程實踐中通常采用開閉環復合控制方法，采用PID、凹口濾波器等進行閉環控制，測量載體運動的角度或角速度進行前饋控制。動中通天線伺服控制系統中，為了實現前饋控制，需要增加陀螺測量載體速度，將測量的陀螺速度經過簡單的比例控制，給定到天線驅動單元，實現載體擾動的直接補償。

總之，目前采用的前饋控制方法存在以下不足：

1)載體上需要安裝陀螺傳感器，測量載體的運動角速度，伺服系統中增加了測量設備，動中通天線的成本增加。

2)前饋控制器形式過于單一，補償效果受陀螺性能影響較大，只能實現擾動的部分補償。

3)載體大機動狀態下，容易引起天線振動，為了保證天線的魯棒穩定性，前饋控制降額使用，保留一定的裕度。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于避免上述背景技術中的不足之處，提供的一種動中通天線擾動觀測補償控制方法，其具有簡單、實用、計算量小、適用范圍廣的特點。

為了實現上述目的，本發明所要解決的技術問題是由以下技術方案實現的：

一種動中通天線擾動觀測補償控制方法，其包含以下步驟：

(1)確定伺服控制系統模型；具體方式為，

給定伺服控制系統偽隨機序列輸入，采集慣導的角速度信息，采用子空間方法對辨識的輸入輸出數據進行處理，得到天線伺服控制系統的狀態方程；

(2)確定擾動模型；具體方式為，

采集天線典型工況下慣導的角速度數據并進行譜分析，得到擾動功率譜，采用標準的二階振蕩環節近似地描述路譜，根據路譜選擇合適的無阻尼自然頻率ω_n，使成型濾波器可以囊括天線工作條件下的所有擾動信息；

(3)確定擾動觀測器模型；具體方式為，

將伺服控制模型和擾動模型合并，構建新的狀態方程，根據擴展后的狀態方程建立狀態觀測器；

(4)確定狀態觀測器輸出反饋矩陣；具體方式為，

采用線性二次型調節器方法，選擇最優準則，確定狀態觀測器輸出反饋矩陣；

(5)確定擾動補償控制控制器；具體方式為，

采用H∞方法，設計擾動補償濾波器Q(s)，將擾動估計疊加到控制對象的輸入端，抵消擾動對控制對象產生的影響，完成擾動補償控制。