一种光电稳定平台摩擦力新型补偿方法
2021-03-17
中南大学学报(自然科学版) 2021年2期
(中国科学院西安光学精密机械研究所,陕西西安,710100)
光电平台隔离飞行器扰动稳定视轴(line of sight,LOS)的能力直接决定了可见光、红外载荷成图的清晰度以及激光照射的稳定程度。两轴两框架航空光电平台的方位框为外框,内俯仰框搭载光学载荷及惯性传感器,在工作过程中,飞行器姿态变化及振动等扰动,经过摩擦力矩、线绕力矩等耦合到光电平台,造成视轴运动,在这些耦合中,摩擦力的影响最为突出[1],由于摩擦的非线性特性以及在低速换向时复杂的死区特性,经典控制的方法抑制能力有限,因此为了进一步提升系统的稳定精度,需要研究新的摩擦补偿方法。
近年来,学者们提出了多种光电平台摩擦力补偿策略,可总结为2类方法:一类为采用自抗扰控制的方法,它将包含摩擦力的扰动作为总和扰动一部分,经扩张状态观测器观测后进行补偿。文献[2−4]基于非线性自抗扰控制方法补偿摩擦力,文献[5−7]引入基于线性自抗扰的控制方法,这些方法均取得了一定的效果。但是,基于非线性的自抗扰控制其调节参数多、运算量大、计算复杂、调试需花费时间较长[8];虽然线性自抗扰控制方法调试参数少、整定简单、抗扰能力与扰动幅值无关[9−10]且在低中频段具有较好的频域特性,但是其高频段抗扰性能差,观测器的相位滞后限制其对实际摩擦特性高频扰动的估计能力。另一类方法为基于摩擦模型的补偿方法,该方法将补偿量直接叠加于系统控制量,抵消摩擦力矩,其本质上是一种前馈补偿方案,补偿响应快[11]。……
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