[发明专利]一种基于三轴转台的高精度控制策略

说明书

本发明提出了一种基于三轴转台的高精度控制策略，首先采集三轴转台的角位置、角速度、电机的电流反馈值；设计三轴转台三环主控制器：在转台控制系统中在引入了电流负反馈、速率负反馈和位置反馈，分别设计基于三轴转台的电流反馈闭环、速率PID闭环和位置PID闭环控制；在三轴转台三环主控制器的基础上，采用交替最小二乘法拟合来逼近电机的摩擦力矩；使用遗传算法对交替最小二乘法的初始矩阵和确定因子进行寻优处理得到最优值；将遗传算法求得的初始矩阵和确定因子最为新的随机初始化的初始矩阵和确定因子，将交替最小二乘法输出的转速值与PID的输出值相叠加，继而控制电机。本发明提高了三轴转台的系统精度。

技术领域

本发明涉及转台控制领域，特别涉及一种基于三轴转台的高精度控制策略。

背景技术

转台作为高精度仿真测试设备、自动跟踪平台以及调姿态定位设备等，广泛应用于我国航空航天、国防等领域，是一种复杂的集机、电、光于一体的现代化设备。转台作为航空、航天领域中进行的半实物仿真和惯组等的标定测试设备，在飞行器的研制过程中起着关键作用，它能够模拟飞行器的各种姿态角度运动，复现其运动时的各种动力学特性，对飞行器的制导系统、控制系统以及相应的元器件性能进行反复测试，获得充分的实验数据。转台作为自动跟踪平台，越来越广泛地应用于各类国防武器装备中，在特定场合实现快速响应，快速捕捉瞄准目标并进行精确打击。转台作为调姿定位设备，较多地应用于各类卫星、雷达、遥感相机等高端地面总装测试时的姿态调整及短途转运，负载大定位精度高，且需要适应各类特殊环境。

随着航空航天、武器装备等各高端装备领域的迅速发展，对装备的性能要求不断的提高，这就要求相应的转台测试设备的性能要求也要不断提高。在转台伺服系统中，广泛存在的各种非线性因素，如死区、齿隙、饱和以及摩擦等因素时影响转台伺服控制系统控制性能的主要因素，它们直接影响转台的性能，并使得转台控制系统准确数学模型的建立变得异常困难，转台的控制难度大大增加，早期的库伦(Coulomb)模型，Bingham模型，Stribeck模型以及Armstrong模型等静力学模型，虽然可以近似拟合真实摩擦力，但是无法反映摩擦的动态特性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于三轴转台的高精度控制策略，以解决三轴转台的控制问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种基于三轴转台的高精度控制策略，包括以下步骤：

步骤1、采集三轴转台的角位置、角速度、电机的电流反馈值；

步骤2、设计三轴转台三环主控制器：在转台控制系统中在引入了电流负反馈、速率负反馈和位置反馈，分别设计基于三轴转台的电流反馈闭环、速率PID闭环和位置PID闭环控制，实现整个三轴转台的三环主控制；

步骤3：设计交替最小二乘的摩擦力补偿副控制器：在三轴转台三环主控制器的基础上，采用交替最小二乘法拟合来逼近电机的摩擦力矩；

步骤4：使用遗传算法对交替最小二乘法的初始矩阵和确定因子进行寻优处理得到最优值；

步骤5、将遗传算法求得的初始矩阵和确定因子最为新的随机初始化的初始矩阵和确定因子，将交替最小二乘法输出的转速值与PID的输出值相叠加，继而控制电机。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：

本发明通过交替最小二乘法拟合摩擦力矩，并对摩擦力矩进行针对性的补偿，使得转台能更稳定的低速运行；通过遗传算法筛选交替最小二乘法的最优参数，提高了系统精度。本发明利用Windows良好的可扩展体系结构增加了一个实时子系统RTSS，并修改和扩展了硬件抽象层HAL，Windows+RTX平台提高了控制系统的实时性。

附图说明

图1是三轴转台控制结构图；

图2是RTX的架构图；