[发明专利]一种基于模型参数精确辨识的仿真转台自校正控制方法

说明书

一种基于模型参数精确辨识的仿真转台自校正控制方法，本发明涉及基于模型参数精确辨识的仿真转台自校正控制方法。本发明的目的是为了解决现有的开环扫频测定法需要耗费较长时间、固定参数的控制方法对负载变化适应能力差，及可能会出现几套控制方法参数都不能保证系统的最佳性能，甚至无法保证系统稳定的缺点。具体过程为：一、根据转台伺服系统的结构建立转台伺服系统机理模型；二、测量抵消库仑摩擦力矩T_c所需的控制量DA值，对步骤一中转台伺服系统开环传递函数模型G(s)的控制输入信号进行补偿；三、得到精确参数和四、得到最优自校正控制环节J(s)。本发明用于仿真转台控制领域。

技术领域

本发明涉及基于模型参数精确辨识的仿真转台自校正控制方法。

背景技术

在飞行器半实物仿真和测试中，飞行仿真转台是常用的硬件设备之一，它能够真实地复现飞行器在空中飞行时的各种姿态运动和其运动学特性，提供精确的运动测试基准。为了实现高精度和高动态的指标要求，多数转台都采用了直接驱动的工作方式，这种方式使得转台的性能对其参数变化十分敏感，而系统的结构尺寸或负载变化都会导致被控对象数学模型发生变化。工程上常用的转台数学模型参数的确定方法为开环扫频测定法，其主要思想是：给伺服系统加入正弦输入激励信号，则系统的输出响应也是同一频率的正弦信号，通过改变输入信号的频率，对输入的信号和输出端信号进行数据处理，可获得被测系统或对象的频率特性，这种方法需要耗费较长的时间。并且，在多数情况下，由于环境条件的变化、框架之间的力矩耦合以及其它干扰因素的存在等，被控对象数学模型的参数可能在正常运行期间发生变化。这样就会影响以被控对象数学模型为基础设计的固定参数的控制方法的品质，使其性能下降，不能达到给定的动态或静态指标要求，严重时甚至会影响系统的稳定性，使系统无法正常工作。转台在实际应用中，为适应不同型号飞行器实验需求，往往会安装不同惯量的负载，固定参数的控制方法对这种负载的变化适应能力差。为使系统在负载变化或存在其它干扰影响的条件下仍能够稳定且满足指标要求，目前的解决的方法是针对几种典型的负载，对控制对象进行重新建模，重新设计控制方法，设计几套匹配的控制方法参数来保证系统的稳定性和性能，使用时，用户会根据安装负载的转动惯量来选择最接近的控制方法参数。然而，当用户负载较多，变化较大时，可能会出现几套控制方法参数都不能保证系统的最佳性能，甚至无法保证稳定。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的开环扫频测定法需要耗费较长时间、固定参数的控制方法对负载变化适应能力差，及可能会出现几套控制方法参数都不能保证系统的最佳性能，甚至无法保证系统稳定的缺点，而提出一种基于模型参数精确辨识的仿真转台自校正控制方法。

一种基于模型参数精确辨识的仿真转台自校正控制方法具体过程为：

步骤一、根据转台伺服系统的结构建立转台伺服系统机理模型，包括转台伺服系统开环传递函数模型G(s)和摩擦模型

步骤二、测量抵消库仑摩擦力矩T_c所需的控制量DA值，对步骤一中转台伺服系统开环传递函数模型G(s)的控制输入信号进行补偿；

步骤三、使用扩展卡尔曼滤波器对步骤二中补偿后的转台伺服系统开环传递函数模型G(s)中的待辨识参数τ_e、τ_m和K进行精确辨识，得到精确参数和

步骤四、设计自校正控制环节J(s)的控制律，并根据辨识得到的和对自校正控制环节J(s)进行自校正调整，得到最优自校正控制环节J(s)。

本发明的有益效果为：

提出了基于模型参数精确辨识的仿真转台自校正控制方法。为了实现上述目的，本发明的基于模型参数精确辨识的仿真转台自校正控制方法为：根据转台伺服系统的机理结构建立开环传递函数模型并测量非线性环节参数，使用扩展卡尔曼滤波器对转台模型参数进行精确辨识，得到的模型参数用于调整自校正控制环节，进而使系统在负载改变后保证良好的动态性能，满足“双十”指标。