模型参考算法在快速倾斜镜中的应用研究

来源 :中国科学院研究生院(光电技术研究所) | 被引量 : 9次 | 上传用户:yedixx
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光电跟踪系统的视轴会受到平台振动的影响。平台振动的频谱范围可以达到上百赫兹。快速倾斜镜是光电跟踪系统中精跟踪系统的核心部件。因为在相当高的频谱范围内,光电跟踪系统都会受到平台振动的影响。同时又因为快速倾斜镜在精跟踪部分完成位置跟踪需要有足够高的速度才能及时跟随上目标,所以必须要研究快速倾斜镜的电气控制算法,而这种控制算法用于快速倾斜镜控制系统后必须同时具有足够高的扰动抑制带宽与足够高的位置闭环带宽。论文主要研究快速倾斜镜的控制算法。首先,研究并实验验证了两种速度环及位置环双闭环算法:一种是用双陷波器对消陀螺与平台两个机械谐振后实现速度闭环;另一种是将陀螺与加速度计采用数据融合后得到没有陀螺机械谐振的速度信号,再用单陷波器对消掉平台机械谐振后实现速度闭环。然后,研究并仿真了两种模型参考算法:一种是不含自适应机构的线性模型跟随控制算法;另一种是包含自适应机构的模型参考自适应控制算法。仿真实验表明:线性模型跟随控制算法能使得快速倾斜镜与参考模型输出之差迅速收敛为零,但存在一定稳态误差;模型参考自适应控制算法收敛速度很慢,但是稳态误差很小。最后,为了优势互补,仿真并实验验证了双口模型参考控制算法。所谓双口模型参考控制算法是将线性模型跟随控制算法与模型参考自适应控制算法联合起来的一种控制算法。仿真实验表明:双口模型参考算法收敛速度快、稳态误差小、鲁棒性强以及扰动抑制带宽高。实际实验结果显示:陀螺—PSD双闭环方案的扰动抑制穿越频率达到34HZ左右,位置闭环带宽达到74.8HZ左右;融合信号—PSD双闭环方案的扰动抑制穿越频率达到51HZ左右,位置闭环带宽达到98HZ左右;双口模型参考算法方案的扰动抑制穿越频率达到110HZ左右,位置闭环特性表现出非线性特性,但是一般能达到90HZ左右。双口模型参考算法方案的扰动抑制带宽高于两种经典控制方法。双口模型参考算法的位置闭环带宽最低时没能达到融合信号—PSD双闭环方案的位置闭环带宽那么高,但是相差不大。
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