[發明專利]一種提高光電測量設備對動態目標跟蹤性能的方法

有效

• 申請號: 202110974226.1
• 申請日: 2021-08-24
• 公開（公告）號: CN113485127B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 劉京;鄧永停;李洪文
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產權代理有限公司 22214
• 代理人: 朱紅玲

1.一種提高光電測量設備對動態目標跟蹤性能的方法，其特征是：該方法設計一種自適應時變位置控制器進行位置閉環控制，該控制器有能力兼顧跟蹤動態目標時切入目標軌跡的過渡過程以及穩態跟蹤時的跟蹤精度；

所述自適應時變位置控制器設計方法由以下步驟實現：

步驟一、建立光電測量設備的跟蹤控制模型，所述控制模型用公式表示為：

式中，θ為系統位置信號，ω為系統速度信號，u_ω為速度控制器的輸出信號，f為擾動信號，b為模型參數，y為系統輸出信號；

步驟二、基于超螺旋切換控制原理，設計基于改進超螺旋切換控制的位置控制器；所述位置控制器采用公式表示為：

式中，u_θ為位置控制器輸出的控制量，k_p、k_g、k_l、k_i、k_h均為控制器參數，其中，k_i、k_h為積分控制量參數，ρ為系數，tanh(·)為雙曲正切函數，δ為大于0的系數，u_a為積分控制量，s為切換面；

切換面s的公式為：

s＝θ^*-θ

式中，θ^*為系統給定的位置參考信號；

步驟三、對步驟二中所述位置控制器輸出的控制量u_θ進行限幅處理，采用公式表示為：

式中，u_sθ為u_θ經過限幅處理后輸出的控制量，ω_max為光電測量設備允許的最大運行速度幅值；

步驟四、對步驟二中所述的位置控制器的積分控制量參數k_i和k_h做自適應時變設計后的自適應時變位置控制器，采用公式表示為：

式中，和為自適應時變參數，采用公式表示為：

式中，k_i0和k_h0為初始控制增益，λ_i和λ_h為系數，且0＜λ_i＜1，0＜λ_h＜1，γ_i和γ_h為大于0的系數，Δu為u_θ和u_sθ的差值。

2.根據權利要求1所述的一種提高光電測量設備對動態目標跟蹤性能的方法，其特征在于：步驟四中，u_θ和u_sθ的差值Δu用公式表示為：

Δu＝u_θ-u_sθ≥0

所述差值Δu代表位置控制器控制量的飽和程度，Δu數值越大，系統飽和程度越強；自適應時變參數以Δu為變量隨系統狀態進行自適應變化。

3.根據權利要求2所述的一種提高光電測量設備對動態目標跟蹤性能的方法，其特征在于：

當系統在線性區時，Δu＝0，設置系數λ_i、λ_h，獲得自適應時變參數的公式為：

所述自適應時變參數大于初始控制增益k_i0、k_h0的數值；

當系統進入飽和區時，設置系數γ_i、γ_h，若系統進入深度飽和狀態時，Δu數值較大，得到：

進一步得到：

所述自適應時變參數的自適應變化為漸進等于初始控制增益k_i0、k_h0，數值較小。