[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

摘要

本发明涉及天线伺服跟踪系统技术领域，为提供一种雷达天线跟踪伺服系统，用以实现对扰动的动态估计和补偿，提高系统的抗扰特性。此外，同时实现上位机的图形化人机交互界面，以便实时地观察系统所处的位置和发送模拟信号并命令下位机进行跟踪，基于自抗扰控制器的雷达天线伺服跟踪系统，包括雷达天线；测速电机和旋转变压器的检测装置；伺服电机为执行机构；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、角度、角速度关系的数学抽象。本发明主要应用于天线伺服跟踪系统的设计制造。

主权项

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。