[发明专利]一种机载光电平台稳定指向控制方法

摘要

本发明涉及一种机载光电平台稳定指向控制方法，包括如下步骤：(1)机载光电平台的安装；(2)对系统进行动力学建模，得到该双级基准系统完整的状态空间模型，由此得到系统的控制算法框图；(3)设计系统的反馈控制结构；(4)对所加入的控制器进行参数设定。本发明专利所提出的机载光电平台稳定指向控制方法，综合了直流电机和音圈电机的优点，相比于一般的单电机驱动，使用两种电机采用双级控制。一级控制中直流电机的使用一定程度上可以隔离外部基座扰动运动对光电载荷的影响，二级控制采用具有高带宽高精度特性的音圈电机，可提高机载光电平台的指向精度及其指向稳定性。

主权项

一种机载光电平台稳定指向控制方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)机载光电平台的安装：在平台机座上安装直流电机，直流电机与安装平台相连，其惯性主轴重合，使用直流电机驱动安装平台及其上设备，在安装平台上安装线性音圈电机和所需光电载荷，光电载荷的惯性主轴与安装平台及直流电机的惯性主轴重合，在安装平台上对称位置处安装两个规格相同的音圈电机用来驱动光电载荷，使用音圈电机对光电载荷进行二级驱动，安装所需测量装置，完成系统模块的搭建，得到双级控制的基准平台结构；(2)对系统进行动力学建模，得到该双级基准系统完整的状态空间模型，由此得到系统的控制算法框图，其完整的状态空间模型如下：$u_1\left(t\right)=L_1\frac{{\mathrm{di}}_1\left(t\right)}{dt}+R_1{i}_1\left(t\right)+k_{e1}\left({\mathrm{\ω}}_1\right(t)-{\mathrm{\ω}}_c(t\left)\right)$$u_2\left(t\right)=L_2\frac{{\mathrm{di}}_2\left(t\right)}{dt}+R_2{i}_2\left(t\right)+{\mathrm{rk}}_{e2}\left({\mathrm{\ω}}_2\right(t)-{\mathrm{\ω}}_1(t\left)\right)$$J_1{\stackrel{\·}{\mathrm{\ω}}}_1\left(t\right)=k_{t1}{i}_1\left(t\right)-b_1\left({\mathrm{\ω}}_1\right(t)-{\mathrm{\ω}}_c(t\left)\right)-{\mathrm{rk}}_{t2}{i}_2\left(t\right)-b_2\left({\mathrm{\ω}}_2\right(t)-{\mathrm{\ω}}_1(t\left)\right)$$J_2{\stackrel{\·}{\mathrm{\ω}}}_2\left(t\right)=k_{t2}{i}_2\left(t\right)-b_2\left({\mathrm{\ω}}_2\right(t)-{\mathrm{\ω}}_1(t\left)\right)$式中，J₁为直流电机与安装平台及其上装置的惯性矩之和，J₂为光电载荷惯性矩；ω₁为直流电机的转动角速度，ω₂为音圈电机驱动下载荷的转动角速度，ω_c为基座干扰角速度；直流电机与音圈电机的相关参数如下：u₁为直流电机电压，u₂为音圈电机电压，L₁为直流电机自感系数，L₂为音圈电机自感系数，R₁为直流电机阻抗，R₂为音圈电机阻抗，k_e1为直流电机反电势常数，k_e2为音圈电机反电势常数，k_t1为直流电机力矩常数，k_t2为音圈电机力矩常数，i₁为直流电机的转动惯量，i₂为音圈电机的转动惯量，b₁为直流电机的黏性摩擦系数，b₂为音圈电机的黏性摩擦系数；r为音圈电机的作用半径；rk_t2i₂(t)为音圈电机对直流电机的反作用力矩；(3)设计系统的反馈控制结构：当出现非零参考转动角度时，即当光电载荷