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基于伪微分和加速度反馈的航空光电稳定平台控制方法

申帅 张葆 李贤涛 张士涛

申帅, 张葆, 李贤涛, 张士涛. 基于伪微分和加速度反馈的航空光电稳定平台控制方法[J]. 中国光学(中英文), 2017, 10(4): 491-498. doi: 10.3788/CO.20171004.0491
引用本文: 申帅, 张葆, 李贤涛, 张士涛. 基于伪微分和加速度反馈的航空光电稳定平台控制方法[J]. 中国光学(中英文), 2017, 10(4): 491-498. doi: 10.3788/CO.20171004.0491
SHEN Shuai, ZHANG Bao, LI Xian-tao, ZHANG Shi-tao. Control scheme of aerial photoelectrical stabilized platform based on pseudo-derivative and acceleration feedback[J]. Chinese Optics, 2017, 10(4): 491-498. doi: 10.3788/CO.20171004.0491
Citation: SHEN Shuai, ZHANG Bao, LI Xian-tao, ZHANG Shi-tao. Control scheme of aerial photoelectrical stabilized platform based on pseudo-derivative and acceleration feedback[J]. Chinese Optics, 2017, 10(4): 491-498. doi: 10.3788/CO.20171004.0491

基于伪微分和加速度反馈的航空光电稳定平台控制方法

doi: 10.3788/CO.20171004.0491
基金项目: 

国家高技术研究发展计划(863计划)项目 2013AA122102

详细信息
    作者简介:

    申帅(1991-), 男, 河北保定人, 硕士研究生, 2014年于哈尔滨工业大学获得学士学位, 主要从事航空光电稳定平台视轴稳定方面的研究。E-mail:shenshuaiharry@163.com

    张葆(1966-), 男, 吉林磐石人, 研究员, 博士生导师, 1989年、1994年于长春光学精密机械学院分别获得学士、硕士学位, 2004年于中国科学院长春光学精密机械与物理研究所获得博士学位, 主要从事航空光电成像技术方面的研究

    通讯作者:

    张葆, E-mail:cleresky@vip.sina.com

  • 中图分类号: TP273

Control scheme of aerial photoelectrical stabilized platform based on pseudo-derivative and acceleration feedback

Funds: 

National High-tech R & D Program of China 2013AA122102

More Information
  • 摘要: 为了提高航空光电稳定平台的扰动隔离度,在传统平台的电流反馈、速度反馈、位置反馈的基础上增加了高增益加速度反馈,并利用伪微分反馈的控制技术设计出新的控制器来代替传统的速度反馈的PI控制器。实验结果表明,在模拟转台以1°、0~2.5 Hz的正弦干扰下,相对于传统的航空光电稳定平台,基于伪微分和加速度反馈控制的光电稳定平台的阶跃响应超调量减小了约7.8%,扰动隔离度提高了约8.7 dB;相对于基于PI控制器和加速度反馈控制的航空光电稳定平台,基于伪微分和加速度反馈控制的光电稳定平台的阶跃响应超调量减小了约2.6%,且平台的过渡过程加快。该控制系统能够有效地抑制扰动力矩的影响,具有较好的通用性和实用性。

     

  • 图 1  PI控制系统结构图

    Figure 1.  Structure diagram of PI controller

    图 2  典型PDF控制系统结构图

    Figure 2.  Structure diagram of classical PDF controller

    图 3  简化的PDF控制系统结构图

    Figure 3.  Structure diagram of the simplified PDF controller

    图 4  引入加速度反馈闭环的调速系统

    Figure 4.  Structure diagram of the speed regulating system with acceleration loop

    图 5  模拟飞机姿态变化的摇摆台

    Figure 5.  Swing table for simulation on aircraft attitude change

    图 6  传统速度反馈系统与基于PDF和加速度反馈控制系统的抗扰曲线

    Figure 6.  Disturbance-rejection curves of traditional speed feedback system and control system based on PDF and acceleration feedback

    图 7  传统速度反馈系统与基于PDF和加速度反馈控制系统的阶跃响应曲线

    Figure 7.  Step response curves of traditional speed feedback system and control system based on PDF and acceleration feedback

    图 8  基于PI和加速度反馈控制系统与基于伪PDF和加速度反馈控制系统的抗扰曲线

    Figure 8.  Disturbance-rejection curves of control system based on PI and acceleration feedback and control system based on PDF and acceleration feedback

    图 9  基于PI和加速度反馈控制系统与基于伪PDF和加速度反馈控制系统的阶跃曲线

    Figure 9.  Step response curves of control system based on PI and acceleration feedback and control system based on PDF and acceleration feedback

    表  1  基于PDF和加速度反馈控制系统相对于传统速度反馈系统扰动隔离度的提高程度

    Table  1.   Improvement of disturbance isolation degree of the control system based on PDF and acceleration feedback relative to the traditional speed feedback system

    Disturbance
    frequency/Hz
    Improvement of disturbance
    isolation degree/dB
    0.1 13.61
    0.5 12.83
    1.0 11.27
    1.5 9.91
    2.0 8.70
    2.5 10.15
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    表  2  基于PDF的加速度反馈控制系统扰动隔离度的提高程度(相对于基于PI)

    Table  2.   Improvement of disturbance isolation degree based on PDF relative to PI-based acceleration feedback control system

    Disturbance
    frequency/Hz
    Improvement of disturbance
    isolation degree/dB
    0.1 4.24
    0.5 3.72
    1.0 3.98
    1.5 3.84
    2.0 3.63
    2.5 4.16
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-02-17
  • 修回日期:  2017-03-27
  • 刊出日期:  2017-08-01

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