[发明专利]稳台尖峰自抑制控制方法

说明书

本发明公开了一种稳台尖峰自抑制控制方法。稳台尖峰自抑制控制方法指对传统稳定PID算法进行改进，当偏差量较大的时候，依据偏差量的绝对值自动降低系统的增益，防止出现超调、振荡，从而保证系统稳定可靠，当偏差量较小的时，依据偏差量的绝对值自动增加系统增益，从而提高系统的动态性能指标与稳定精度。此方法有效的克服了摇摆过程中速度曲线接近零时出现的尖峰效应，既能提高稳定精度，又能保证系统的可靠性。

技术领域

本发明属于稳台自动化控制领域，特别是一种适合于车船稳台使用的稳台尖峰自抑制控制方法。

背景技术

目前很多巡逻车或舰船上都有光电侦查设备，为了便于车或船在运动过程中对目标进行观察、跟踪，需要用到稳台。稳台的作用是当动基座对光电负载的角度扰动，使光电负载稳定在固定的惯性空间。当光电负载的支持轴无任何干扰力矩作用时，稳台相对惯性空间始终保持在原来的位置上。当光电负载因干扰力矩作用而偏离原来的方位时，传感器将测量轴变化的角速率，并经过控制系统反馈给电机，通过电机产生补偿力矩对干扰力矩进行补偿，从而使光电负载保持稳定，便于对目标进行探测、侦查。

在摇摆试验测试和实际运动使用过程中，采用传统PID控制方法，由于其积分环节会滞后，当稳台的陀螺速度曲线过零的时候会产生一个尖峰，此时稳像效果较差，即所谓的尖峰效应，显然传统的PID控制方法无法克服此尖峰效应。

河北汉光重工有限责任公司在2014年申请了专利“一种尖峰自适应稳定控制平台”，在该专利中，其在平台上增加了加速度计、倾角传感器，通过加速度闭环、倾角闭环来克服摇摆过程中速度曲线接近零附近的尖峰效应，该方法也能达到效果，但成本较高，而且加速度计与倾角传感器本身可能会带入一个零偏的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种稳台尖峰自抑制控制方法，可以有效地解决稳台的陀螺速度曲线在过零时产生的尖峰效应问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种稳台尖峰自抑制控制方法，步骤如下：

1)通过陀螺传感器获取当前稳台速度值Gyro_speed：

A.将陀螺传感器安装稳台的承重面上，使得陀螺传感器的敏感旋转轴与力矩电机旋转轴同轴

B.通过固定的采样周期0.25ms-3ms，利用通信接口来采集陀螺传感器的数据，陀螺传感器的具体数据格式如下表所示：

2)利用稳台速度的设定值减去当前稳台速度值Gyro_speed，得到一个偏差量e(k)，将该偏差量e(k)带入到控制算法中，通过计算得出一个控制量u(k)，该控制量u(k)经过功率放大来驱动直驱力矩电机机构，并通过直驱力矩电机机构来带动负载，从而使稳台负载相对惯性空间始终保持在初始位置上。

控制量的解算方法如下：

A.用稳台速度设定值零减去当前稳台速度值Gyro_speed，得到一个速度的偏差量e(k)；

B.将速度的偏差量e(k)乘以一个可调参数k_p,从而得到一个控制量u_p＝k_p*e(k)；

C.将速度的偏差量e(k)进行累加即再乘以可调参数k_i,从而得到一个控制量其中e(j)表示从0时刻到k时刻，任意一个偏差量，j的取值范围从0到k之间，为整数；

D.将速度的偏差量e(k)减去上一次的速度偏差量e(k-1)，再乘以可调参数k_d,从而得到一个控制量u_d＝k_d*(e(k)-e(k-1)),同时将当前的偏差量保存起来，供下次使用；