[发明专利]一种随动系统俯仰角度跟踪控制方法

说明书

本发明提供一种随动系统俯仰俯仰角度跟踪控制方法，属于随动控制技术领域，实现武器跟踪系统俯仰机的快速、高精度随动控制。该方法通过随动控制系统比较俯仰给定角度值和角度反馈值计算角度误差，使用前馈+比例微分(PD)控制算法，输出俯仰速度给定值，使用速度转换方程将俯仰角速度给定值转换为电机速度给定值，输出至电机驱动器，实现PID控制线性化，驱动器进行速度控制驱动电机转动，带动电作动筒伸出收回，从而实现俯仰机构的快速、高精度目标跟踪控制。

技术领域

本发明属于随动控制技术领域，具体涉及一种随动系统的俯仰角度跟踪算法。

背景技术

随动系统是武器系统的重要组成部分，它是构成武器自动化体系的基本环节。武器跟踪随动系统能够为火炮、导弹武器提供360°方位角和-10°～+70°射向内的目标跟踪。随动控制系统能够根据外界输入的控制量的变化，实时控制驱动执行设备精确跟踪外部指令。

随动系统装置具有回转和俯仰两个自由度，主要由基座、回转机、转塔、俯仰机和发射架组成。

随动控制系统接收到上位系统的目标角度信息，根据方位测角传感器和俯仰测角传感器采集到的回转机与俯仰机当前角度信息，采用比例-积分-微分(PID)控制算法，分别输出速度指令给回转驱动器、俯仰驱动器，伺服驱动器采用速度控制模式，根据速度指令驱动电机转动，从而实现转台回转运动和发射架俯仰运动，进而实现目标跟踪。传统随动系统俯仰控制框图如图1所示。

转塔回转角度与回转电机转动角度成正比线性关系，采用PID控制算法能够实现快速、高精度的跟踪控制；而转台俯仰角度与俯仰电机转动角度是三角函数关系，不是线性关系，而PID控制算法本身是线性控制算法，因此采用PID控制算法无法实现快速、高精度跟踪控制。因此，研究一种新的随动系统俯仰控制算法具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种随动系统俯仰俯仰角度跟踪控制方法，即一种随动控制算法，实现武器跟踪系统俯仰机的快速、高精度随动控制。

为了解决上述技术问题，本发明提出随动系统俯仰俯仰角度跟踪控制方法，随动控制系统比较俯仰给定角度值和角度反馈值计算角度误差，使用前馈+比例微分(PD)控制算法，输出俯仰速度给定值，使用速度转换方程将俯仰角速度给定值转换为电机速度给定值，输出至电机驱动器，实现PID控制线性化，驱动器进行速度控制驱动电机转动，带动电作动筒伸出收回，从而实现俯仰机构的快速、高精度目标跟踪控制。

本发明的技术方案是：一种随动系统俯仰角度跟踪控制方法，其特征在于，该方法包括下述内容：

比较俯仰给定角度值和俯仰角度反馈值θ_p，计算角度误差，使用前馈加比例微分控制算法，输出俯仰速度给定值采用速度转换方程ω_m^*＝f(θ_p)·ω_p^*，将俯仰角速度给定值转换为电机速度给定值输出至电机驱动器；

其中前馈加比例微分控制算法如下：

其中，K_p为比列增益，K_d为微分增益，K_f前馈增益；

采用速度转换方程为：

俯仰机的电机速度与俯仰角速度的关系为ω_m^*＝f(θ_p)·ω_p^*

其中，d为电作动筒丝杆导程，r为电机和电作动筒的齿轮总减速比；