机载天线稳定跟踪系统扰动控制研究及仿真

发布时间：2017-12-24 06:32

  本文关键词：机载天线稳定跟踪系统扰动控制研究及仿真　出处：《西南交通大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 机载天线 稳定跟踪系统 卡尔曼预估 转动惯量在线辨识 负载转矩观测器

【摘要】：机载天线稳定跟踪系统应用于复杂的动态环境中,载体的线运动和姿态运动影响天线阵面的指向精度,太空环境和多自由度耦合造成的负载变化影响天线伺服系统控制精度。本文分析出两方面的扰动控制策略,提出基于卡尔曼滤波算法预估载体位移,并结合姿态传感器前馈信息和坐标转换隔离算法,以补偿载体线运动和姿态运动对天线指向的扰动；针对天线伺服系统设计出在线辨识转动惯量环节并前馈实现速度环自整定,增加负载转矩观测器并前馈至电流环补偿,以削弱转动惯量和负载转矩扰动对系统控制性能的影响。分析系统在SolidWorks中的仿真模型,将上位机通讯信息作为数据源设计出基于卡尔曼滤波原理的载体线运动隔离算法,在Matlab中建模验证了该算法能准确预估载体位移；通过工况分析和数理推算,将捷联惯性元件测量值作为数据源并结合坐标转换得出载体姿态扰动隔离算法,以实现载体扰动的控制。结合系统负载的动态特性和机械性能设计选型伺服电机,通过理论推导建立天线伺服系统的双闭环控制策略。采用模型参考自适应辨识算法设计出系统平稳运行时的转动惯量辨识器,利用三阶最佳设计法将转动惯量辨识值前馈速度环进行自整定控制。在Simulink中自定义电机及辨识器模型,仿真观测出辨识器在不同自适应增益下的辨识精度,并仿真验证了自整定速度环控制下系统速度响应的快速性和准确性；同时将可直接测量的机械角速度和电磁转矩作为输入量观测系统负载转矩,在Simulink中建立该降阶观测器模型并选择合适的补偿增益将其观测值前馈至电流环,建立系统的理论控制模型,仿真验证了相比于普通PI控制,该控制策略在负载持续作用时具有更小的超调量,在负载突变下具有更小的转速波动和更高的稳态精度,即具有良好的抗负载扰动性能。
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V243.4

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本文编号：1327282