[发明专利]一种基于最大相位裕度的火炮随动系统位置控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及火炮随动系统，尤其涉及火炮随动系统的位置控制。

背景技术

随着半导体技术和计算机技术的发展，火炮随动系统由模拟系统发展至全数字系统，控制越来越灵活，主要分为直流随动系统和交流随动系统。近年来，永磁同步电机以其小体积、高功率密度的优点，由其组成的交流伺服系统得到了广泛的应用，通过采用矢量控制可实现优良的动态性能和宽调速范围。火炮随动系统在控制结构上由电流环、速度环和位置环组成，电流环和速度环作为位置随动系统的被控对象，是构成随动系统的重要环节，因而位置随动系统可看作是由被控对象和位置控制器组成，永磁同步电机或直流电机实现的速度环在分析和设计时通常简化为一阶惯性环节，便于位置控制器的综合和校正。但是现有技术的控制方法只能凭经验进行调节，费时费力，效率较低。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种位置控制方法，采用比例-积分(PI)控制，通过最大相位裕度方法实现随动系统位置控制器的整定，实现随动系统的位置控制。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

第一步，根据随动系统的速度环增益K_Ω、速度环时间常数T_Ω、电机至执行机构末端的总传动比i和位置反馈系数k_fb，计算随动系统位置环被控对象增益K＝K_Ωk_fb/i；

第二步，计算位置控制器积分时间常数T_i＝LT_Ω，其中L为中频区宽度；

第三步，计算位置控制器比例增益

第四步，计算位置误差e(t)＝θ^*(t)-θ(t)，其中θ^*(t)为位置给定，θ(t)为位置反馈；

第五步，计算位置控制器输出作为速度给定用于控制速度环。

所述中频区宽度L的取值范围是4～12。

本发明的有益效果是：在使系统具备最大相位裕度的情况下，通过给定中频区宽度直接计算位置控制器参数，实现位置控制器的整定，可以得到满足系统性能要求的动态响应，随动系统的设计具有直观性。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。

本发明公开了一种基于最大相位裕度的火炮随动系统位置控制方法，当选定中频区宽度后，按照随动系统具备最大相位裕度的准则，实现位置控制器的整定和随动系统位置控制，具体的实现步骤为：

第一步，根据随动系统的速度环增益K_Ω，速度环时间常数T_Ω，电机至执行机构末端的总传动比i，位置反馈系数k_fb，计算随动系统位置环被控对象增益K＝K_Ωk_fb/i；

第二步，计算位置控制器积分时间常数T_i＝LT_Ω，其中L为中频区宽度取值范围是4～12；

第三步，计算位置控制器比例增益：

第四步，计算位置误差e(t)＝θ^*(t)-θ(t)，其中θ^*(t)为位置给定，θ(t)为位置反馈；

第五步，计算位置控制器输出：其中u(t)为位置控制器的输出，作为速度给定用于控制速度环。

实施例1：

设伺服系统的速度环增益K_Ω＝0.092，速度环时间常数T_Ω＝28ms，电机至执行机构末端的总传动比i＝160，位置反馈系数k_fb＝10435，中频区宽度L＝4，则实现匀速无静差的位置伺服系统控制方法的步骤为：

第一步，计算随动系统位置环被控对象增益K＝K_Ωk_fb/i＝6；

第二步，计算位置控制器积分时间常数T_i＝LT_Ω＝0.112s；

第三步，计算位置控制器比例增益：

第四步，计算位置误差e(t)＝θ^*(t)-θ(t)，其中θ^*(t)为位置给定，θ(t)为位置反馈；

第五步，计算位置控制器输出：其中u(t)为位置控制器的输出，作为速度给定用于控制速度环。

实施例2：