[发明专利]一种星地激光通讯多轴瞄准系统的转台控制方法

权利要求书

1.一种星地激光通讯多轴瞄准系统的转台控制方法，其特征在于：所述方法如下：

步骤一：驱动系统上电，系统启动，按下启动按钮：

步骤二：对系统是否在初始位置进行判断，若是则进入步骤三，若否则回归初始位置，再准备开始寻找目标，进入步骤三；

步骤三：开始确定目标大致方位，通过高清射电相机进行目标大致范围确定，并将位置告知上位机；

步骤四：对是否拍摄到目标进行判断，若是则进入步骤五，若否则回归初始位置重新开始；

步骤五：根据测得的位置偏差，启动速度控制系统开始扫描，进入大致扫描范围；

步骤六：对是否找到目标光源进行判断，若是则进入步骤七，若否则进入步骤十一；

步骤七：停止速度控制系统，切换位置控制系统，进入步骤八；

步骤八：进入位置控制系统，不断逼近目标光源精准位置；

步骤九：判断是否对准目标光源精准位置，若是则进入步骤十，若不是则进入步骤十二；

步骤十：完成控制，回归初始位置后结束；

步骤十一：对系统电机是否损坏进行判断，若是则进入步骤十二，若不是则系统继续启用高清射电相机寻找目标，并重新回归初始位置开始扫描；

步骤十二：发送检测失败信号给上位机，并进入步骤十；

所述控制方法采用鲁棒控制策略，基于LMI算法构造控制器，最终实现控制目标以及预先期望的控制指标，所述鲁棒控制策略的算法如下：

步骤一：采用物理推导的方法进行，被控对象为转台台面轴，其负载部分的数学模型可以根据三轴转台力学原理推导，其动力学方程如下式所示：

上式中，T_m为电机的输出转矩，T_l为对转台台面轴的干扰力矩，J_m为电机转子的转动惯量，J_l为负载的转动惯量，θ₀为转台转角，B_m为电机转子阻尼系数，B_l为负载的阻尼系数；

其中：电机的自由转子以及其负载所产生的额外力矩由表示，又称为电机干扰力矩，此后用T_c代替，从而得到简化后的结果：

其中：T_em＝T_m-T_l，J＝J_m+J_l，

通过推导，得到三个电机的输出力矩，以此类推，通过负载动力学方程推导出电机自身内部系统的电气方程式；

直流力矩电机作为驱动系统的元件，根据电气原理将电机的模型归纳如下：

由此得到电机自身内部系统的电气方程式，其中各个物理量的具体含义如下表所示：

K_t：电磁转矩的系数；e_a：感应电动势；i_a：电机电枢回路的电流；K_e：反电动势系数；u_a：电机输入电压；R_a：电枢回路的电阻；L_a：方位轴转动角速度θ₀；

步骤二：采用Laplace变换对以上电机自身内部系统电气方程和电机输出力矩进行处理，可以得到如下平衡方程：

在此假设三轴转台方位轴所转动的方向角可以通过测量得到，将三轴转台所受台面垂直方向的力矩T作为系统输入，一段时间以后，对系统实施控制策略的最终目的在于保持方位轴转动角速度θ₀恒定的前提下，使得：y＝0，

步骤三：通过反拉氏变换，将这一类系统状态空间描述归纳为一类参数不确定性体现为范数有界形式的时变参数连续时滞广义分段仿射系统：

t∈[-h,0] (2)

其中：为系统状态变量；为控制输入向量；为系统输出向量；是初始条件，τ(t)系统的变时滞，并且0≤τ(t)≤h，A_i,A_di,B_i,b_i,E为第i个子系统的已知线性定常系数矩阵；Eb_i是偏置项；索引集合是I＝{1,2,…,N}；是广义矩阵，且rank(E)＝r≤n_x；ΔA_i、ΔA_di和Δb_i代表系统的不确定项，且满足如下形式：

[ΔA_i ΔA_di EΔb_i]＝

W_i1Δ_i(t)[E_i1 E_i2 E_i3],i∈I (3)；

其中：W_i1,E_i1,E_i2和E_i3是预先指定的定常实数矩阵，是一个未知的实值时变矩阵函数，并且包含Lebesgue可测量元素，具有如下形式；

如果(3)式和(4)式同时成立，则称系统具有容许的参数不确定性。