基于前馈摩擦补偿的天线伺服控制器设计
发布时间：2021-03-09 15:46
出于深空探测和射电天文观测的需要,天线口径不断增大,观测频段越来越高,随之而来的高精度指向的目标,也对天线伺服系统的低速性能提出高的要求。天线的低速性能在很大程度上受到非线性摩擦的影响,在天线低速运行中表现为速度不均匀,出现爬行现象。因此,从工程实际而言,减小摩擦环节带来的负面影响,对于提高天线伺服系统跟踪性能具有重要意义。目前在工程中使用最广泛的是PID控制方法,当天线以很小的转动角度跟踪目标时,存在做位置闭环会出现"平顶",速度闭环出现"死区"的问题。针对工程实际存在的问题,设计了天线伺服前馈补偿PID控制器,克服了摩擦的影响,实现了较高的跟踪精度。
【文章来源】：科学技术创新. 2019,(04)
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
天线伺服控制系统电流环框图
特点借鉴已有的摩擦力（矩）补偿方法，合理设计控制器。多种摩擦模型和补偿方法方面在不仅已有很多理论成果，在一些领域的工程中也有应用。本文从工程实践的易操作性方面，设计了基于前馈摩擦补偿的天线伺服控制器，通过对控制器进行仿真，验证了其在克服摩擦影响，提高跟踪精度的有效性。2Stribeck模型描述在伺服系统辨识中，选用摩擦模型是非常关键的工作，根据工程实践经验，选用Stribeck摩擦模型[1]，图1展示的是Stribeck曲线，从该曲线中我们可以看出，在不同的摩擦阶段，摩擦力矩同速度之间的存在的关联。图1Stribeck摩擦曲线图Stribeck模型可表示如下。当时，静摩擦函数为当时，动摩擦函数为式中，Fc为库伦摩擦力；Fm为最大静摩擦力；F(t)为驱动力；θ(t)为天线轴角速度；kv为黏性摩擦力矩比例系数，α和α1为非常小的正常数。3天线伺服系统的控制原理天线伺服系统为典型的三环控制[2]，由外向内分别是位置环、速度环和电流环，如图2、图3、图4所示。天线伺服系统通过PWM直流电机带动减速箱，多级变速驱动天线转动。为了更好的采集系统的速度信息，选用测速机实时反馈速度状态，而位置状态则是通过选用高精度旋转变压器来完成信息采集的[4]。基于前馈摩擦补偿的天线伺服控制器设计刘波（中国电子科技集团公司第39研究所，陕西西安710065）摘要：出于深空探测和射电天文观测的需要，天线口径不断增大，观测频段越来越高，随之而来的高精度指向的目标，也对天线伺服系统的低速性能提出高的要求。天线的低速性能在很大程度上受到非线性摩擦的影响，在天线低速运行中表现为速度不均匀，出现爬行现象。因此，从工程实际而言，减小摩擦环节带来的负面影响，对于提高天线伺服系统跟踪性能具有重要意义
ぷ鳎???工程实践经验，选用Stribeck摩擦模型[1]，图1展示的是Stribeck曲线，从该曲线中我们可以看出，在不同的摩擦阶段，摩擦力矩同速度之间的存在的关联。图1Stribeck摩擦曲线图Stribeck模型可表示如下。当时，静摩擦函数为当时，动摩擦函数为式中，Fc为库伦摩擦力；Fm为最大静摩擦力；F(t)为驱动力；θ(t)为天线轴角速度；kv为黏性摩擦力矩比例系数，α和α1为非常小的正常数。3天线伺服系统的控制原理天线伺服系统为典型的三环控制[2]，由外向内分别是位置环、速度环和电流环，如图2、图3、图4所示。天线伺服系统通过PWM直流电机带动减速箱，多级变速驱动天线转动。为了更好的采集系统的速度信息，选用测速机实时反馈速度状态，而位置状态则是通过选用高精度旋转变压器来完成信息采集的[4]。基于前馈摩擦补偿的天线伺服控制器设计刘波（中国电子科技集团公司第39研究所，陕西西安710065）摘要：出于深空探测和射电天文观测的需要，天线口径不断增大，观测频段越来越高，随之而来的高精度指向的目标，也对天线伺服系统的低速性能提出高的要求。天线的低速性能在很大程度上受到非线性摩擦的影响，在天线低速运行中表现为速度不均匀，出现爬行现象。因此，从工程实际而言，减小摩擦环节带来的负面影响，对于提高天线伺服系统跟踪性能具有重要意义。目前在工程中使用最广泛的是PID控制方法，当天线以很小的转动角度跟踪目标时，存在做位置闭环会出现“平顶”，速度闭环出现“死区”的问题。针对工程实际存在的问题，设计了天线伺服前馈补偿PID控制器，克服了摩擦的影响，实现了较高的跟踪精度。关键词：天线伺服控制；摩擦补偿；前馈控制中图分类号：TM921.54+1文献标识码：A文章编号：2096-4390（2019）0
本文编号：3073088
【文章来源】：科学技术创新. 2019,(04)
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
天线伺服控制系统电流环框图
特点借鉴已有的摩擦力（矩）补偿方法，合理设计控制器。多种摩擦模型和补偿方法方面在不仅已有很多理论成果，在一些领域的工程中也有应用。本文从工程实践的易操作性方面，设计了基于前馈摩擦补偿的天线伺服控制器，通过对控制器进行仿真，验证了其在克服摩擦影响，提高跟踪精度的有效性。2Stribeck模型描述在伺服系统辨识中，选用摩擦模型是非常关键的工作，根据工程实践经验，选用Stribeck摩擦模型[1]，图1展示的是Stribeck曲线，从该曲线中我们可以看出，在不同的摩擦阶段，摩擦力矩同速度之间的存在的关联。图1Stribeck摩擦曲线图Stribeck模型可表示如下。当时，静摩擦函数为当时，动摩擦函数为式中，Fc为库伦摩擦力；Fm为最大静摩擦力；F(t)为驱动力；θ(t)为天线轴角速度；kv为黏性摩擦力矩比例系数，α和α1为非常小的正常数。3天线伺服系统的控制原理天线伺服系统为典型的三环控制[2]，由外向内分别是位置环、速度环和电流环，如图2、图3、图4所示。天线伺服系统通过PWM直流电机带动减速箱，多级变速驱动天线转动。为了更好的采集系统的速度信息，选用测速机实时反馈速度状态，而位置状态则是通过选用高精度旋转变压器来完成信息采集的[4]。基于前馈摩擦补偿的天线伺服控制器设计刘波（中国电子科技集团公司第39研究所，陕西西安710065）摘要：出于深空探测和射电天文观测的需要，天线口径不断增大，观测频段越来越高，随之而来的高精度指向的目标，也对天线伺服系统的低速性能提出高的要求。天线的低速性能在很大程度上受到非线性摩擦的影响，在天线低速运行中表现为速度不均匀，出现爬行现象。因此，从工程实际而言，减小摩擦环节带来的负面影响，对于提高天线伺服系统跟踪性能具有重要意义
ぷ鳎???工程实践经验，选用Stribeck摩擦模型[1]，图1展示的是Stribeck曲线，从该曲线中我们可以看出，在不同的摩擦阶段，摩擦力矩同速度之间的存在的关联。图1Stribeck摩擦曲线图Stribeck模型可表示如下。当时，静摩擦函数为当时，动摩擦函数为式中，Fc为库伦摩擦力；Fm为最大静摩擦力；F(t)为驱动力；θ(t)为天线轴角速度；kv为黏性摩擦力矩比例系数，α和α1为非常小的正常数。3天线伺服系统的控制原理天线伺服系统为典型的三环控制[2]，由外向内分别是位置环、速度环和电流环，如图2、图3、图4所示。天线伺服系统通过PWM直流电机带动减速箱，多级变速驱动天线转动。为了更好的采集系统的速度信息，选用测速机实时反馈速度状态，而位置状态则是通过选用高精度旋转变压器来完成信息采集的[4]。基于前馈摩擦补偿的天线伺服控制器设计刘波（中国电子科技集团公司第39研究所，陕西西安710065）摘要：出于深空探测和射电天文观测的需要，天线口径不断增大，观测频段越来越高，随之而来的高精度指向的目标，也对天线伺服系统的低速性能提出高的要求。天线的低速性能在很大程度上受到非线性摩擦的影响，在天线低速运行中表现为速度不均匀，出现爬行现象。因此，从工程实际而言，减小摩擦环节带来的负面影响，对于提高天线伺服系统跟踪性能具有重要意义。目前在工程中使用最广泛的是PID控制方法，当天线以很小的转动角度跟踪目标时，存在做位置闭环会出现“平顶”，速度闭环出现“死区”的问题。针对工程实际存在的问题，设计了天线伺服前馈补偿PID控制器，克服了摩擦的影响，实现了较高的跟踪精度。关键词：天线伺服控制；摩擦补偿；前馈控制中图分类号：TM921.54+1文献标识码：A文章编号：2096-4390（2019）0
本文编号：3073088
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