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专利号: 2023105972121
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

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 。