[发明专利]一种动中通天线扰动观测补偿控制方法

说明书

本发明公开了一种动中通天线扰动观测补偿控制方法，属于动中通天线伺服控制技术领域。其针对工程中常用的前馈控制需要加装前馈陀螺，扰动只能实现部分补偿的不足，提出了一种利用天线转盘上安装的惯导角速度信息和电机转速信息估计载体扰动角速度并补偿的方法。该方法首先采用Subspace方法建立天线伺服控制系统模型，利用二阶振荡环节拟合载体扰动角速度模型，然后将二者合并构建状态方程，建立状态观测器，采用LQR方法求解最优状态输出反馈矩阵L，实现扰动最优估计，最后采用H∞方法，设计扰动补偿滤波器，抵消扰动对控制对象产生的影响，完成扰动观测补偿控制器设计。

技术领域

本发明涉及动中通天线伺服控制系统设计技术领域，特别是指一种车载动中通天线的扰动观测补偿控制方法。

背景技术

动中通系统结构复杂，工作环境多变，跟踪精度要求高，动中通天线伺服控制是一个难点，伺服控制算法的研究已经由传统的PID(Proportion Integral Derivative)、超前滞后、变结构PID发展到自抗扰控制、模糊控制、LQR最优二次型等多种控制方法，但是基于现代控制理论的控制算法多用于仿真计算，工程实践中应用较少。

工程实践中通常采用开闭环复合控制方法，采用PID、凹口滤波器等进行闭环控制，测量载体运动的角度或角速度进行前馈控制。动中通天线伺服控制系统中，为了实现前馈控制，需要增加陀螺测量载体速度，将测量的陀螺速度经过简单的比例控制，给定到天线驱动单元，实现载体扰动的直接补偿。

总之，目前采用的前馈控制方法存在以下不足：

1)载体上需要安装陀螺传感器，测量载体的运动角速度，伺服系统中增加了测量设备，动中通天线的成本增加。

2)前馈控制器形式过于单一，补偿效果受陀螺性能影响较大，只能实现扰动的部分补偿。

3)载体大机动状态下，容易引起天线振动，为了保证天线的鲁棒稳定性，前馈控制降额使用，保留一定的裕度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于避免上述背景技术中的不足之处，提供的一种动中通天线扰动观测补偿控制方法，其具有简单、实用、计算量小、适用范围广的特点。

为了实现上述目的，本发明所要解决的技术问题是由以下技术方案实现的：

一种动中通天线扰动观测补偿控制方法，其包含以下步骤：

(1)确定伺服控制系统模型；具体方式为，

给定伺服控制系统伪随机序列输入，采集惯导的角速度信息，采用子空间方法对辨识的输入输出数据进行处理，得到天线伺服控制系统的状态方程；

(2)确定扰动模型；具体方式为，

采集天线典型工况下惯导的角速度数据并进行谱分析，得到扰动功率谱，采用标准的二阶振荡环节近似地描述路谱，根据路谱选择合适的无阻尼自然频率ω_n，使成型滤波器可以囊括天线工作条件下的所有扰动信息；

(3)确定扰动观测器模型；具体方式为，

将伺服控制模型和扰动模型合并，构建新的状态方程，根据扩展后的状态方程建立状态观测器；

(4)确定状态观测器输出反馈矩阵；具体方式为，

采用线性二次型调节器方法，选择最优准则，确定状态观测器输出反馈矩阵；

(5)确定扰动补偿控制控制器；具体方式为，

采用H∞方法，设计扰动补偿滤波器Q(s)，将扰动估计叠加到控制对象的输入端，抵消扰动对控制对象产生的影响，完成扰动补偿控制。