[发明专利]一种采用自抗扰控制技术的船载摄像稳定平台控制方法

说明书

技术领域

本发明应用于摄像稳定平台控制领域，涉及一种适用于船载摄像的基于自抗扰控制技术的稳定平台实时控制方法。 

背景技术

摄像稳定平台集电机运动控制、数据采集、信号处理、惯性导航和图像处理等多项技术于一身，是以机电一体化、目标识别自动控制技术为主体、多个学科相结合的产物，它广泛应用于某些舰船、飞行器、车辆等运动载体上。 

船舶在水上航行时，受风浪的影响会出现晃动现象。船舶上的摄像机受到船舶晃动的影响而不稳定，导致被摄像目标丢失。为了克服船舶摇摆对船载摄像机的影响，摄像机必须架设在稳定平台上。通过控制稳定平台的方位、俯仰和滚转等驱动系统对船舶的晃动进行补偿，达到隔离船体扰动的目的，保证稳定平台一直处于预期的位置状态，从而使摄像机准确地保持对海、空目标的跟踪与定位。 

摄像稳定平台按照有无动力源可分为无源平台和有源平台。无源平台利用重力摆原理直接隔离船舶的运动但是响应速度慢。有源平台利用惯性器件检测船舶的晃动，通过伺服控制系统隔离船舶的晃动影响。评价摄像稳定平台控制性能的指标有平台转动角度、平台转动角速度、目标跟踪精度、目标跟踪时间和平台抗干扰能力等。平台转动角度和角速度主要依靠平台的结构设计和优化达到要求，而提高系统的动静态响应性能，增强系统抗干扰的能力主要依靠伺服系统的控制算法设计。现有的稳定平台控制方法包括经典的PID控制、变结构控制以及模糊控制。其中，传统PID控制使用方便且有较好的抗干扰能力，但是无法同时达到满意的目标跟踪时间和目标跟踪精度；变结构控制对平台的干扰有自适应性，但它的缺点是滑动运动的同时伴随着高频抖振，这将对系统的性能造成很大影响；模糊控制设计尚缺乏系统性，对复杂系统控制难以奏效，而且其平台跟踪精度和模糊决策的速度存在矛盾。 

发明内容

为了克服现有的船载摄像技术的不能兼顾跟踪精度和跟踪快速性、抗干扰能力较差的不足，本发明提供了一种基于自抗扰控制技术的船载摄像稳定平台控制方法，在保证稳定平台的跟踪精度和跟踪快速性的同时，又具有很强的抗干扰能力。 

本发明解决上述技术问题是通过以下技术方案实现的： 

一种采用自抗扰控制技术的船载摄像稳定平台控制方法，所述方法包括如下步骤： 

步骤1)、通过分析方位、俯仰和横滚三个方向子系统的组成，建立船载摄像稳定平台控制系统模型，串联后所得的摄像稳定平台各方向子系统的三阶传递函数模型是： 

θ(s)u(s)=bs3+a2s2+a1s---(1)]]>

其中，R为电枢回路总电阻，L为电枢回路的电感，C_e为电动势系数，C_m为电机额定励磁下的转矩系数，J为电机的转动惯量，K_α为功放的传递函数，i是传动机构的减速比，θ(s)为电机转角的拉氏变换，u(s)为导通电压的拉氏变换； 

将传递函数模型(1)转换为如下状态空间模型：