秦树旺,毛 耀*,包启亮

(1.中国科学院 光束控制重点实验室，成都610209；2.中国科学院 光电技术研究所，成都610209；3.中国科学院大学，北京100049)

引 言

光电伺服跟踪设备主要用于运动目标轨迹测量、航天器轨道确定、空间光束通信等领域，在军事和民用领域都有重要应用价值。随着被跟踪目标机动性提高、体积减小，对跟踪系统的反应速度和跟踪精度提出了更高要求，传统的控制方法需要革新[1]。

目前，应用最广泛的光电跟踪控制方法为多闭环反馈控制。该方法结构简单、鲁棒性强，结合经典比例-积分-微分(proportion-integral-differential,PID)控制，在已有的光电跟踪设备中得到成熟应用。然而PID方法下的系统型别低，动态响应速度有限，稳态精度不高[2]。

本文中提出一种控制方法，以此提高系统稳态精度。由自动控制原理可知，可以通过提高静态误差系数来减小稳态误差[3]。目前，在不影响系统稳定性的情况下，增大系统误差系数的措施有速度前馈复合控制[4]、目标速度预测控制[5]、速度滞后补偿等效复合控制[6]以及前向环路级联多重积分器[7]等方法。

前两种方法需要准确的目标运动模型，实际运行中很难实现；速度滞后补偿由于引入速度正反馈，使速度回路特性变软，精度提升能力有限。最后一种方法是在系统前向通路中增加积分环节，构成高型系统。其优点在于响应速度快，明显增大静态误差系数；然而积分环节的引入会使系统的动态品质变差，在跟踪误差较大的情况下容易引发积分饱和，给稳定性带来较大破坏。……