吕宏宇,金刚石,刘立志

(1.中国科学院太空应用重点实验室,中国科学院空间应用工程与技术中心,北京100094；2.华北光电技术研究所,北京100015;3.北京新能源汽车股份有限公司，北京 100176)

1 引 言

高性能转台在光电跟踪领域得到了广泛的应用。在这种应用场合,转台需具备连续、稳定、精准跟踪机动目标的能力,因此,在该类转台的设计过程中,伺服控制性能决定着系统目标跟踪精度等一系列关键指标,是一项核心关键技术。

此类转台对控制器的小信号跟踪能力提出了很高的要求,而大转动惯量和高摩擦力矩增加了实现这种性能的难度。大转动惯量导致机械谐振频率较低,高动态响应下易产生机械谐振,无法满足高精度机动跟踪的需求；摩擦力矩是个典型的非线性环节,会恶化跟踪性能,严重降低跟踪精度。传统的双闭环控制已无法满足此类转台的性能需求。

本文针对此类转台的特点,通过项目实践总结了高性能光电跟踪转台伺服控制算法的设计流程。采用复合控制的策略,在反馈控制中增加扰动观测器抑制摩擦等扰动的影响,增加零相位误差跟踪控制器提高转速跟踪能力,采用非线性位置反馈提高反馈效率；在低速率位置给定的情况下进行位置指令细分和速度预测,用于前馈控制。通过项目产品实践表明,以上研究方法可有效提高转台性能,满足实际光电跟踪转台的使用需求。

2 转台数学模型

转台的单轴物理模型如图1所示。……