1.基于伪前馈改进的Smith预估器的激光跟踪控制方法,其特征在于,包括如下步骤:在包含Smith预估器的激光跟踪系统中设置伪前馈滤波器;
通过伪前馈滤波器和Smith预估器得到激光跟踪系统的速度环的给定信号;
根据速度环的给定信号,利用激光跟踪系统对目标进行跟踪;
所述通过伪前馈滤波器和Smith预估器得到激光跟踪系统的速度环的给定信号的方法如下:通过陀螺仪测量激光跟踪平台的惯性角速度;
根据惯性角速度,通过频域拟合得到激光跟踪平台的速度对象模型 ;
通过CCD图像传感器采集带有时滞的目标脱靶量;
根据速度对象模型 ,设计速度内环控制器Cv,形成速度闭环;
基于速度闭环得到位置被控对象模型 ,并设计位置外环控制器Cp,形成位置闭环;
根据位置被控对象模型 ,构建Smith预估器;
将目标脱靶量输入Smith预估器,得到Smith预估器合成的中间信号r;
对中间信号r进行微分处理,得到被跟踪目标的速度;
通过伪前馈滤波器Cf对被跟踪目标的速度进行滤波去噪后,与Smith预估器的输出叠加,作为速度环的给定信号;
伪前馈滤波器被设计为一阶低通滤波器,记为Cf=1/(1+Tfs),其中,Tf为滤波器时间常数,s为复变参量;
增加了伪前馈支路后,激光跟踪系统的误差传递函数为:;
其中,S1表示增加伪前馈支路后激光跟踪系统的误差传递函数,E为跟踪误差,R为目标输入信号,τ为目标脱靶量的延时,τm为τ的拟合模型,s为复变参量,V为速度内环传递函数,V=CvGv/(1+ CvGv),Cv为速度内环控制器,Gv为激光跟踪平台上的真实对象;
,当s→0时,由于 ,Cf→1且V→1,误差传递函数。
2.根据权利要求1所述的基于伪前馈改进的Smith预估器的激光跟踪控制方法,其特征在于,所述速度对象模型 的传递函数如下:;
其中,K为模型增益,s为复变参量, 为自然振荡频率,ξ为阻尼系数,Te为电气时间常数。
3.根据权利要求2所述的基于伪前馈改进的Smith预估器的激光跟踪控制方法,其特征在于,根据速度对象模型 ,采用零极点对消法,设计速度内环控制器Cv,表达式如下:;
其中,Kv为速度控制器增益,T1为惯性环节时间常数。
4.根据权利要求1所述的基于伪前馈改进的Smith预估器的激光跟踪控制方法,其特征在于,根据位置被控对象模型 ,采用1阶积分模型构建Smith预估器,将目标脱靶量输入Smith预估器,得到Smith预估器合成的中间信号r,方法包括:围绕位置外环控制器Cp增加负反馈积分环节1/s,形成快速位置环;
将位置外环控制器Cp的输出值经过位置被控对象模型 后,与目标脱靶量叠加,得到中间信号r,作为快速位置环的输入。
5.根据权利要求4所述的基于伪前馈改进的Smith预估器的激光跟踪控制方法,其特征在于,激光跟踪系统的误差传递函数为:;
其中,S0表示激光跟踪系统的误差传递函数,E为跟踪误差,R为目标输入信号,τ为目标脱靶量的延时,τm为τ的拟合模型,s为复变参量,V为速度内环传递函数,V=CvGv/(1+ CvGv),Cv为速度内环控制器,Gv为激光跟踪平台上的真实对象;
,当s→0时,由于 ,误差传递函数 。