[发明专利]一种伺服转台系统中快速平稳跟踪控制方法

说明书

技术领域

本发明属于转台控制领域，具体的涉及一种伺服转台系统中快速平稳跟踪控制方法，主要用于实现控制系统快速、无超调跟踪，尤其是大角度的跟踪定位。

背景技术

实现转台系统快速、无超调的跟踪控制策略，通常采用模糊控制或者智能控制技术。一般要利用误差、误差变化率、以及其他的信号建立复杂的逻辑判断规程来实现控制策略，很显然如何建立好的判断规则是非常重要的。对于需要大角度跟踪定位的转台控制系统，采用基于最优时间的Bang-Bang控制是一种非常好的方法。但是，如何确定Bang-Bang控制的切入时间非常重要，也是很不容易的。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：克服现有技术的不足，提出一种伺服转台系统中快速平稳跟踪控制方法。充分利用转台控制系统的速度、加速度以及最大定位角度设计控制策略，所述方法简单、稳定可靠，提高了转台控制大角度跟踪定位的快速性和准确性。

本发明采用的技术方案为：一种伺服转台系统中快速平稳跟踪控制方法，该方法具体步骤如下：

第一步，实际测试伺服转台系统的最大工作速度以及最大工作加速度，并得到具体数值分别记为V_max、a_max；

第二步，令U(k)＝Ke(k)为位置控制器，其中U(k)、e(k)第k时刻是位置控制输出以及误差，K是控制器增益；设如果P≤0.5P_max执行第三步，执行第三步后执行第五步；否则跳转执行第四步，执行第四步后执行第五步；其中，P_max为需要可能定位的最大角度范围；

第三步，其中Δt为位置控制采样时间；

第四步，其中Δt为位置控制采样时间；

第五步，根据第三步或者第四步得到控制器增益K以可能定位的最大角度范围P_max为要求，在实际伺服转台系统中采用控制器U(k)＝Ke(k)，进行闭环测试；微调控制器增益K，将闭环超调量控制在0.01°以内；

第六步，按照常规的频率设计方法，设计一个PI控制器，超调量不超过10％。

优选的，所述第五步，第六步的控制器采用if-else-end规则结合成一个控制策略；具体如下：

if(|e(k)|＞e₀)执行第五步所述控制器U(k)＝Ke(k)

Else执行第六步所述PI控制器

End

其中，e₀＝0.01°/10％＝0.1°。

本发明与现有的技术方法相比的有益效果是：

(1)本发明建立最大速度、最大角加速度以及最大定位角度的数学公式，提供了设计依据；

(2)采用if-else-end规则结合了简单的比例与PI控制器，方法简单可靠；

(3)控制系统具有快速、平稳、无超调、高精度特点。

附图说明

图1为理想的速度运行规律：图1(a)转台达到最大速度；图1(b)转台未达到最大速度；

其中：V_max为转台最大速度；t₀为转台从零速度加速到最大速度的时间；

t₂为转台从最大速度到减速的时刻；t₃为转台大角度运行理论时间；

t₄为转台加速到速度V₁的时间；t₅为转台小角度运行理论时间；

图2为转台大角度跟踪：图2(a)转台的角位置变化曲线；图2(b)转台的速度变化曲线；

其中：图2所描述的是转台运行180°实际规律；位置记录频率为100Hz，速度记录频率为400Hz；

图3为转台小角度跟踪：图3(a)转台的角位置变化曲线；图3(b)转台的速度变化曲线；

其中：图3所描述的是转台运行30°实际规律；位置记录频率为100Hz，速度记录频率为400Hz。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式说明本发明，本领域的技术人员可根据本说明书揭示的内容了解本发明的功效及优点。

图1给出了伺服转台在跟踪时候速度闭环规律，当大角度跟踪定位的时候，可以得到转台运行的时间：