[发明专利]基于自抗扰控制器的雷达天线伺服跟踪方法与系统有效

专利信息
申请号: 201510069476.5 申请日: 2015-02-10
公开(公告)号: CN104698845B 公开(公告)日: 2017-08-01
发明(设计)人: 王一晶;朱志岐;李耀;左志强 申请(专利权)人: 天津大学
主分类号: G05B13/04 分类号: G05B13/04
代理公司: 天津市北洋有限责任专利代理事务所12201 代理人: 刘国威
地址: 300072*** 国省代码: 天津;12
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摘要:
搜索关键词: 基于 控制器 雷达 天线 伺服 跟踪 方法 系统
【权利要求书】:

1.一种基于自抗扰控制器的雷达天线伺服跟踪系统,其特征是,包括:

雷达天线;

测速电机和旋转变压器的检测装置,分别用于检测伺服电机的速度和雷达天线的绝对位置;

伺服电机为执行机构,用于对雷达天线的位置状态进行误差补偿;

控制器接收检测装置输出的数据和给定的期望角度值实现扰动观测、模型简化、模型控制以及执行机构的驱动,模型是指伺服电机的驱动电压和雷达天线的位置、角速度关系的数学抽象;

控制器进一步包括扰动观测器和误差反馈环节,将模型不确定性和外部扰动的总和当作总扰动,将其作为被扩张的状态,通过扰动观测器观测得到,并通过扰动补偿对模型进行简化;误差反馈环节对扰动补偿后的简化的模型进行控制;

其中,建立扩张状态观测器ESO观测模型状态和总扰动,把角速度ω以及控制器输出u作为ESO的输入,模型状态以及总扰动的观测值作为ESO的输出;ESO是三阶结构,是ADRC算法中观测器的实现,其具体形式如下:z1是角位置的观测值、z2是角速度的观测值、z3则是系统的总扰动f的观测值,z3会根据环境动态的改变而变化;k1-k6均为比例增益;扩张状态观测器的输出C=[1 0 0],与y经过加法器1得到它经过增益k3后再积分可以得到z3,z3、b0u、k2(y-z1)三个量经加法器2后再积分可以得到z2,其中b0是与伺服系统相关的一个常量参数的估计,y即为伺服系统的角速度ω;z2、k1(y-z1)两个量经加法器3后再积分可以得到z1;预设角度值依次经加法器4同相端、k4、加法器5同相端、加法器6同相端、加法器7同相端、增益b0驱动伺服系统,伺服系统的角速度ω作为输出y输出到加法器1,伺服系统的输出角速度还通过k5反馈到加法器5反相输入端,z2通过k6反馈到加法器6反相输入端,z3反馈到加法器7反相输入端。

2.如权利要求1所述的基于自抗扰控制器的雷达天线伺服跟踪系统,其特征是,扰动观测器为可参数化设计的扩张状态观测器ESO,观测系统状态和总扰动,把角速度ω以及控制器输出u作为ESO的输入,将模型不确定性和外部扰动的总和当作总扰动,模型状态以及总扰动的观测值作为ESO的输出,通过选取ESO的带宽ωo来确定参数k1、k2、k3,其中k1=3ωo、k2=3ωo2、k3=ωo3,ESO的带宽ωo的选择需要低于系统噪声的最低频率。

3.如权利要求2所述的基于自抗扰控制器的雷达天线伺服跟踪系统,其特征是,通过ESO进行扰动观测和补偿,将模型简化为一个积分串联型模型,在此基础上加入误差反馈环节进行调节,参数k4、k5、k6根据控制器带宽ωc确定,选择3<n<4,其中k4=ωc3、k5=3ωc2、k6=3ωc

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