[发明专利]一种惯性稳定平台不平衡扰动的抑制方法在审
申请号: | 201410465207.6 | 申请日: | 2014-09-12 |
公开(公告)号: | CN104374390A | 公开(公告)日: | 2015-02-25 |
发明(设计)人: | 李明;李洁 | 申请(专利权)人: | 北京航空航天大学 |
主分类号: | G01C21/18 | 分类号: | G01C21/18 |
代理公司: | 暂无信息 | 代理人: | 暂无信息 |
地址: | 100191*** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 惯性 稳定 平台 不平衡 扰动 抑制 方法 | ||
1.一种惯性稳定平台不平衡扰动的抑制方法,其特征在于:
(1)针对经典PID控制下,不平衡扰动会严重影响惯性稳定平台的稳定精度的问题,设计一种基于前馈控制的不平衡扰动抑制方法,从而大幅减小不平衡扰动引起的平台误差角输出初始段的幅值;
(2)针对前馈补偿难以抑制不平衡扰动建模误差,以及惯性稳定平台受到的其它扰动的问题,设计扰动观测器对平台系统受到的不平衡扰动进行观测,并将观测到的不平衡扰动反馈回平台系统中,从而降低不平衡扰动引起的平台误差角输出的稳态值;
(3)针对扰动观测器观测到的平台系统中存在的扰动与实际扰动之间存在一定的延迟,使得平台误差角输出初始段幅值较大的问题,设计前馈+扰动观测器的综合控制方法,可以综合利用前馈补偿和扰动观测器补偿的优点,降低不平衡扰动引起的平台误差角输出值。
2.根据权利要求1所述的惯性稳定平台不平衡扰动的抑制方法,其特征在于:所述的步骤(1)中前馈控制方法为:因为惯性稳定平台电流环的带宽远远高于速率环,所以将平台的电流环简化为比例环节其中K为电机的转矩系数,N为传动比,从而设计简化的前馈控制器。通过前馈控制器将不平衡扰动转变为补偿电流,并前馈到平台的电流环中,驱动电机产生与不平衡扰动大小相等,方向相反的驱动力矩。
3.根据权利要求1所述的惯性稳定平台不平衡扰动的抑制方法,其特征在于:所述的步骤(2)中扰动观测器由平台的标称模型和低通滤波器组成,其中,在标称模型的设计中,由于惯性稳定平台系统中电流环带宽远大于速率环,可以将电流环看作比例环节,因此被控对象可以表示为K为电机的转矩系数,N为传动比,J为平台转动惯量。因为G0(s)为真有理分式,平台的标称模型的逆往往难以实现,所以引入低通滤波器Q(s)使得成为真有理分式。在低通滤波器的设计中,相对阶次是主要需要考虑的参数。因为低通滤波器的相对阶次应该大于或者等于被控对象的相对阶次,而平台被控对象的相对阶次为一阶,所以低通滤波器Q(s)的相对阶次也应至少为一阶;又因为低通滤波器的相对阶次越大,系统算法计算量越大,鲁棒性也越差,所以低通滤波器的相对阶次不能太大。综合考虑以上两点,可以设计低通滤波器的相对阶次等于平台被控对象的阶次,即通过标称模型估计出惯性稳定平台受到的不平衡扰动,同时利用低通滤波器抑制高频噪声,将观测到的不平衡扰动反馈到平台系统中,实现对不平衡扰动的抑制。
4.根据权利要求1所述的惯性稳定平台不平衡扰动的抑制方法,其特征在于:所述的步骤(3)中前馈+扰动观测器的综合控制方法包括前馈控制器和扰动观测器,其中,前馈控制器通过比例环节将不平衡扰动转变为补偿电流,并前馈到平台的电流环中,驱动电机产生与不平衡扰动大小相等,方向相反的驱动力矩;同时,扰动观测器通过平台的标称模型可以估计出惯性稳定平台受到的不平衡扰动,以及平台系统中存在的不平衡扰动建模误差和其它扰动,并且利用低通滤波器抑制高频噪声,将观测到的不平衡扰动反馈到平台系统中,实现对不平衡扰动的抑制。
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