[發明專利]一種基于實時FFT變換的峰值器擾動抑制系統和方法

在審

• 申請號: 202110820779.1
• 申請日: 2021-07-20
• 公開（公告）號: CN114089624A
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發明（設計）人: 黃立;陳杰;呂坤;張紅輝;李勛龍;齊哲明;劉蒙
• 申請（專利權）人: 武漢高德紅外股份有限公司;武漢高德微機電與傳感工業技術研究院有限公司
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 吳靜

一種基于實時FFT變換的峰值器擾動抑制系統，包括：PID控制器、峰值器、被控裝置、陀螺儀、FFT模塊；PID控制器，用于接收系統給定的初始值和陀螺儀輸入的角速度反饋值；峰值器，用于接收FFT模塊實時計算出來的擾動頻率，對PID控制器進行優化；被控裝置，用于被通過峰值器優化后的PID控制器控制；還用于將實時角速度發送給陀螺儀；陀螺儀，用于實時獲取被控裝置角速度，并將獲取的角速度傳輸給FFT模塊；FFT模塊，用于接收陀螺儀實時發送的角速度，并根據角速度計算當前擾動信號的頻率和幅值；將計算出的頻率帶入峰值器中，實時對峰值器作用域更新。本發明使用基于實時FFT變換的峰值器擾動抑制技術后，可以有效的抑制光電吊艙穩定平臺受到的中高頻擾動。

技術領域

本發明涉及的是自動控制領域，特別涉及一種基于實時FFT變換的峰值器擾動抑制系統和方法。

背景技術

光電吊艙在工作過程中，會受到載機振動、氣流沖擊和摩擦等干擾，而安裝于穩定平臺內部的精密光學載荷往往對外界機體擾動非常敏感，微弱的晃動就會導致成像質量退化，嚴重情況下導致光學載荷無法捕獲目標。

光電吊艙穩定平臺是一個典型的閉環控制系統，它以陀螺作為反饋單元，力矩電機作為執行機構，主要用于隔離光電吊艙在執行任務的過程中受到的各類力矩擾動，保證安裝于光電吊艙內部的光電載荷視軸穩定。目前廣泛使用pid 作為伺服控制系統的控制器，pid具有魯棒性強，結構簡單、易于數字化實現等優點。

Pid控制器由于其固有的頻域特性，導致光電吊艙穩定平臺僅對低頻擾動有較強的抑制能力，對中高擾動起不到抑制的效果。特別針對制冷型紅外探測器，由于需要保持紅外探測器焦平面溫度，制冷探測器壓縮機持續中高頻抖動產生了中高頻干擾，嚴重影響到了光電吊艙光電載荷光軸穩定。

發明內容

鑒于上述問題，提出了本發明以便提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的一種基于實時FFT變換的峰值器擾動抑制系統和方法。

為了解決上述技術問題，本申請實施例公開了如下技術方案：

一種基于實時FFT變換的峰值器擾動抑制系統，包括：PID控制器、峰值器、被控裝置、陀螺儀、FFT模塊；其中：

PID控制器，分別與陀螺儀和峰值器連接，用于接收系統給定的初始值和陀螺儀輸入的角速度反饋值，并根據角速度反饋值對被控裝置進行控制；

峰值器，串聯在PID控制器與被控裝置之間，用于接收FFT模塊實時計算出來的擾動頻率作為輸入，對PID控制器進行優化，提高PID控制器的高頻開環增益，消除擾動對被控裝置的影響；

被控裝置，分別與峰值器和陀螺儀連接，用于被通過峰值器優化后的PID 控制器進行控制，保證被控裝置穩定；還用于將實時角速度發送給陀螺儀；

陀螺儀，分別與被控裝置和FFT模塊連接，用于實時獲取被控裝置角速度，并將獲取的角速度傳輸給FFT模塊；

FFT模塊，分別與陀螺儀和峰值器連接，用于接收陀螺儀實時發送的角速度，并根據角速度計算當前擾動信號的頻率和幅值；將FFT模塊計算出的頻率帶入峰值器中，實時對峰值器作用域的更新。

進一步地，PID控制器，用于控制接收系統給定的初始值，初始值為0。

進一步地，峰值器的傳遞函數為：

其中，ξ₁為峰值器第一調整因子，ξ₂為峰值器第二調整因子，ξ₁＞ξ₂，ω為需要抑制的頻率。

進一步地，峰值器對PID控制器的優化，具體包括：僅增大指定頻率點的幅頻增益，對其他頻率無影響；僅改變指定頻率點的相頻特性，對其他頻率無影響。