[发明专利]一种基于惯性回路的窄带大幅值扰动抑制方法

摘要

本发明公开了一种基于惯性回路的窄带大幅值扰动抑制方法，用于针对控制系统稳定平台存在窄带大幅值外界扰动时，无法满足更高精度稳定控制系统需求的问题。本方法在多闭环控制基础上，基于惯性回路提出了窄带大幅值扰动抑制方法。本发明先从系统稳定性出发对前馈补偿控制器设计提出稳定性约束，在保证系统稳定性的基础上从陷波器出发设计，结合扰动观测器方法，提出针对外界窄带大幅值扰动的前馈补偿控制器设计方案，最终达到有效抑制外界窄带大幅值扰动的目的，保证了系统的稳定性的同时有效提升了控制系统稳定精度。

主权项

1.一种基于惯性回路的窄带大幅值扰动抑制方法，其特征在于：其具体实施步骤如下：步骤(1)：在控制稳定平台的两偏转轴上分别安装陀螺和加速度计，用以分别敏感平台两轴在惯性空间运动的角速度和角加速度；将控制稳定平台的光信号送到图像传感器CCD，获得被控对象的位置信号；步骤(2)：通过频率响应测试仪DSA可对平台的加速度频率对象特性进行测试，DSA输入为控制器输出值，DSA输出为加速度计采样值，从而可获得较高精度的加速度对象模型步骤(3)：在获取到对象模型基础上，设计加速度控制器C_a(s)实现加速度闭环，然后设计速度控制器C_v(s)实现速度反馈闭环，最后设计位置控制器C_p(s)和位置闭环，这样就实现了传统的三环闭环控制；步骤(4)：在加速环内添加被控对象的数学模型是控制稳定平台的测量对象模型，是真实对象模型G_a(s)的高精度逼近，加速度计输出还包含了外界扰动的影响，将加速度计输出量与数学模型输出量做差，得到的差值被认为是观测到的外界扰动量的估计量；步骤(5)：进行基于惯性回路加速度环扰动观测器的前馈补偿控制器C_f(s)的稳定性分析，得到的约束条件用来约束其参数设计；步骤(6)：在特定的外界环境中，外界扰动量可以直接测量的情况下，使用另外的加速度计对扰动量进行一段时间的测量，对测量结果进行快速傅立叶变换(FFT)处理，得到外界扰动量的幅值频率图；步骤(7)：对外界扰动量的幅值频率图进行分析，得到窄带大幅值外界扰动的主频率分布点ω_i，以主频率点ω_i作为参数之一，设计陷波器T(s)；步骤(8)：根据设计的陷波器T(s)和稳定性约束条件，进一步设计基于惯性回路加速度环扰动观测器的前馈补偿控制器C_f(s)；步骤(9)：在加速度、速度、位置三闭环的基础上，使用基于惯性回路的窄带大幅值扰动抑制方法设计的前馈补偿控制器C_f(s)，实现对外界窄带大幅值扰动的有效抑制。