馬經(jīng)帥，于 洵，劉曉宇，韓 峰，丁良華

（1.西安工業(yè)大學(xué) 兵器科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710000；2.西安工業(yè)大學(xué) 光電工程學(xué)院，陜西 西安 710000；3.內(nèi)蒙古北方重工業(yè)集團(tuán)有限公司 技術(shù)中心產(chǎn)品研究院，內(nèi)蒙古 包頭 014000）

引言

機(jī)載光電穩(wěn)定平臺(tái)一般由光電載荷、陀螺、框架結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)等組成，是一種光、機(jī)、電高度集成的軍用光電設(shè)備，用于目標(biāo)的偵察和跟蹤等。“十四五”規(guī)劃對(duì)于軍事裝備的性能提出了更高的要求，如探測(cè)距離、目標(biāo)跟蹤精度和成像質(zhì)量等，具體到武器光電穩(wěn)定平臺(tái)即是平臺(tái)的視軸穩(wěn)定精度[1]。提高平臺(tái)的抗干擾能力，增強(qiáng)魯棒性，成為提高光電穩(wěn)定平臺(tái)穩(wěn)定精度的關(guān)鍵。提高速度環(huán)的帶寬、改進(jìn)速度環(huán)的控制算法則是重點(diǎn)突破方向。高精度電機(jī)伺服控制的問(wèn)題主要有以下3 點(diǎn)：摩擦與外力干擾的抑制能力，系統(tǒng)性能受參數(shù)變化的影響，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)跟蹤性能。為此形成3 個(gè)主要研究領(lǐng)域：前饋跟蹤控制、閉環(huán)控制策略和摩擦補(bǔ)償技術(shù)。

傳統(tǒng)的伺服控制系統(tǒng)已經(jīng)不能滿(mǎn)足要求，為此科研工作者開(kāi)始探索在傳統(tǒng)PID 控制策略的基礎(chǔ)上，對(duì)PID 控制技術(shù)的算法進(jìn)行改進(jìn)，以滿(mǎn)足光電穩(wěn)定平臺(tái)的性能要求。近年來(lái)涌現(xiàn)出多種不同的方法：利用BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)習(xí)能力來(lái)實(shí)現(xiàn)參數(shù)在線(xiàn)自整定和優(yōu)化的PID 控制器[2]，采用高斯型RBF 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)摩擦進(jìn)行觀(guān)測(cè)和補(bǔ)償[3]，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)觀(guān)測(cè)器設(shè)計(jì)陀螺穩(wěn)定平臺(tái)控制系統(tǒng)[4]。這些方法設(shè)計(jì)過(guò)程復(fù)雜、計(jì)算繁瑣、成本大、可實(shí)現(xiàn)難度高并沒(méi)有得到推廣應(yīng)用。自從韓京清教授提出自抗擾控制技術(shù)[5]以來(lái)，在這方面的研究也層出不窮，文獻(xiàn)[6]提出基于重復(fù)-自抗擾控制技術(shù)提高系統(tǒng)的擾動(dòng)隔離度，文獻(xiàn)[7]提出基于模型設(shè)計(jì)的線(xiàn)性自抗擾控制器提高光電的響應(yīng)速度和擾動(dòng)抑制能力。

變結(jié)構(gòu)控制的研究始于20世紀(jì)50年代，前蘇聯(lián)學(xué)者Emelyanov 等提出了變結(jié)構(gòu)控制概念，隨后Utkin 和Itkis 等學(xué)者總結(jié)并發(fā)展了滑模變結(jié)構(gòu)控制理論，奠定了滑模變結(jié)構(gòu)控制的理論基礎(chǔ)。在實(shí)際控制系統(tǒng)，變結(jié)構(gòu)控制在滑動(dòng)模態(tài)下總伴隨著高頻抖動(dòng)，抖動(dòng)會(huì)影響控制精度，我國(guó)高為炳院士在變結(jié)構(gòu)控制理論研究中首次提出了趨近律、品質(zhì)控制、切換模式等新概念，以此消除抖動(dòng)[8]。滑模變結(jié)構(gòu)控制（sliding mode variable structure control，SMVSC）適用于線(xiàn)性系統(tǒng)和非線(xiàn)性系統(tǒng)的魯棒控制。本文以?xún)奢S四框架光電吊艙為研究對(duì)象，對(duì)于傳統(tǒng)PID 控制技術(shù)難以較好地解決超調(diào)和快速性之間的矛盾，設(shè)計(jì)一種能夠獨(dú)立于輸出控制、抑制各種干擾的控制器，提高系統(tǒng)的干擾抑制能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)光電穩(wěn)定平臺(tái)高精度控制。最后通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該控制策略的有效性，具有抗干擾能力強(qiáng)、穩(wěn)定精度高和實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。

1 光電穩(wěn)定平臺(tái)結(jié)構(gòu)及模型

1.1 光電穩(wěn)定平臺(tái)結(jié)構(gòu)分析

機(jī)載光電跟蹤穩(wěn)定平臺(tái)發(fā)展至今已經(jīng)有多種框架結(jié)構(gòu)。兩軸兩框架是航空偵察平臺(tái)中較為廣泛的一種，技術(shù)較為成熟，是將光電傳感器等偵察設(shè)備置于相互正交的俯仰、方位2 個(gè)框架組成的平臺(tái)上，如圖1所示。通過(guò)陀螺穩(wěn)定回路，克服外干擾力矩，達(dá)到視軸穩(wěn)定的目的[9]。因二框架系統(tǒng)僅適用于小負(fù)載、中高精度的穩(wěn)定平臺(tái)，其跟蹤的角度范圍有限，無(wú)法很好地解決過(guò)頂問(wèn)題，容易造成自鎖丟失目標(biāo)，跟蹤只能實(shí)現(xiàn)瞄準(zhǔn)線(xiàn)的軸線(xiàn)穩(wěn)定，而不能實(shí)現(xiàn)瞄準(zhǔn)線(xiàn)繞自身軸系的旋轉(zhuǎn)變化穩(wěn)定，同時(shí)由于飛機(jī)姿態(tài)搖擺幅度及搖擺方向的隨機(jī)性，致使光電成像圖像曲變，后期處理困難。三框架三軸穩(wěn)定平臺(tái)克服了兩軸兩框架穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)的缺點(diǎn)，其穩(wěn)定原理是根據(jù)載體搖擺參數(shù)和瞄準(zhǔn)空間參數(shù)計(jì)算出跟蹤軸角狀態(tài)參數(shù)，驅(qū)動(dòng)跟蹤伺服機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)瞄準(zhǔn)線(xiàn)穩(wěn)定，控制過(guò)程復(fù)雜，同時(shí)由于捷聯(lián)式三軸穩(wěn)定跟蹤臺(tái)工作時(shí)對(duì)象呈現(xiàn)出非線(xiàn)性、強(qiáng)耦合和參數(shù)變化等特點(diǎn)，因此系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)精度、響應(yīng)時(shí)間、穩(wěn)定性等方面的要求較高[10]。

圖1 兩軸兩框架光電穩(wěn)定平臺(tái)結(jié)構(gòu)Fig.1 Two-axis and two-frame photoelectric stabilization platform structure

兩軸四框架是在兩軸兩框架的基礎(chǔ)上增加一個(gè)內(nèi)框架，與上述2 種結(jié)構(gòu)相比具有以下特點(diǎn)：1）內(nèi)框架始終保持垂直，減小耦合作用，隔離好，可消除俯仰大角度運(yùn)動(dòng)情形下的自鎖現(xiàn)象，提高穩(wěn)定精度；2）內(nèi)外環(huán)控制回路相互獨(dú)立，互不影響，且方位和俯仰回路伺服機(jī)制完全相同，設(shè)計(jì)相對(duì)容易；3）經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)配平后負(fù)載力矩小，系統(tǒng)帶寬增加，利于提高系統(tǒng)精度，且生產(chǎn)成本具有優(yōu)勢(shì)。因此本文選擇兩軸四框架結(jié)構(gòu)方案，如圖2所示。

圖2 兩軸四框光電穩(wěn)定平臺(tái)結(jié)構(gòu)Fig.2 Two-axis and four-frame photoelectric stabilization platform structure

1.2 光電穩(wěn)定平臺(tái)模型分析

兩軸四框架光電穩(wěn)定平臺(tái)控制系統(tǒng)可以分為方位軸和俯仰軸2 個(gè)相互獨(dú)立的系統(tǒng)，而且2 個(gè)通道的控制策略基本相同，因此本文只論證方位軸的控制。方位軸伺服控制回路控制框圖如圖3所示，主要包括控制器、功率放大器、電機(jī)及框架負(fù)載、陀螺、編碼器。

圖3 方位軸伺服控制回路控制框圖Fig.3 Control block diagram of azimuth axis servo control loop

為達(dá)到高精度、響應(yīng)快、強(qiáng)魯棒性要求，伺服控制采用電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)構(gòu)成三閉環(huán)級(jí)聯(lián)復(fù)合控制。其中，由陀螺反饋構(gòu)成的速度環(huán)才是補(bǔ)償擾動(dòng)與提升光電穩(wěn)定平臺(tái)控制精度的關(guān)鍵部分。光電穩(wěn)定平臺(tái)單軸控制速度環(huán)的數(shù)學(xué)模型如圖4所示。

圖4 方位軸速度穩(wěn)定控制環(huán)數(shù)學(xué)模型Fig.4 Mathematical model of azimuth axis speed stability control loop

圖4 中，θi為給定的角度指令信號(hào)，w0為給定的速度指令信號(hào)，θO為框架輸出角度，TL(s)為干擾力矩，f為摩擦力矩，KTVe-τTV為電視調(diào)節(jié)器，KG1(s)為位置控制器，Gv(s)為速度環(huán)伺服控制器，kPWM為功率放大系數(shù)，kg為陀螺，La、Ra為電樞電感與電樞電阻，Cm、Ce、Ja為電機(jī)的轉(zhuǎn)矩系數(shù)、反電動(dòng)勢(shì)系數(shù)和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。

依據(jù)其物理特性，每個(gè)自由度的動(dòng)態(tài)機(jī)電模型可以簡(jiǎn)化為

式中：J為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；b為 阻尼系數(shù)；u為控制輸入；θ、θ˙為角位置和角速度；d為系統(tǒng)的外界干擾，包含摩擦干擾、不平衡力矩等；Δ(x,t)為系統(tǒng)的未知不可建模的非線(xiàn)性動(dòng)態(tài)部分。

2 新型非線(xiàn)性擴(kuò)張觀(guān)測(cè)器的滑?？刂破髟O(shè)計(jì)

2.1 新型非線(xiàn)性擴(kuò)張觀(guān)測(cè)器設(shè)計(jì)

擴(kuò)張觀(guān)測(cè)器的核心思想是把光電平臺(tái)的外部擾動(dòng)和內(nèi)部擾動(dòng)共同作為總擾動(dòng)，將其擴(kuò)張為系統(tǒng)新的狀態(tài)變量，通過(guò)構(gòu)建的狀態(tài)觀(guān)測(cè)器（ESO）估計(jì)出系統(tǒng)的總擾動(dòng)，實(shí)時(shí)補(bǔ)償給系統(tǒng)得以準(zhǔn)確抑制。傳統(tǒng)的線(xiàn)性擴(kuò)張觀(guān)測(cè)器對(duì)于各個(gè)狀態(tài)量xi以及系統(tǒng)的干擾d估計(jì)精度較低且誤差收斂速度較慢。線(xiàn)性高增益擴(kuò)張觀(guān)測(cè)器是通過(guò)引入足夠大的高增益誤差反饋，使觀(guān)測(cè)器的動(dòng)態(tài)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)，從而提高觀(guān)測(cè)誤差的估計(jì)精度和收斂速度。但其也存在由于增益系數(shù)非常大，在實(shí)際工程應(yīng)用中會(huì)把測(cè)量噪聲放大，影響系統(tǒng)狀態(tài)變量和誤差干擾估計(jì)的精準(zhǔn)性的缺點(diǎn)。因此將非線(xiàn)性增益引入到ESO 中，即形成非線(xiàn)性擴(kuò)張觀(guān)測(cè)器（nonlinear extended state observer，NESO），在提高誤差收斂速度和估計(jì)精度的同時(shí)，盡量減小對(duì)系統(tǒng)的影響。設(shè)光電跟蹤平臺(tái)為非線(xiàn)性時(shí)變系統(tǒng)，本文將結(jié)合NESO 和有限時(shí)間收斂理論提出一種新型非線(xiàn)性擴(kuò)張觀(guān)測(cè)器（novel nonlinear extended state observer，NNESO）的設(shè)計(jì)方法。

（2）式的非線(xiàn)性動(dòng)態(tài)的狀態(tài)空間描述形式為

式中：x=[x1x2]T為系統(tǒng)狀態(tài)變量；u(t)為控制輸入；d(t)為系統(tǒng)總擾動(dòng)。

根據(jù)（3）式把d（t）擴(kuò)張成新的狀態(tài)變量x3，其非線(xiàn)性擴(kuò)張狀態(tài)觀(guān)測(cè)器形式為

為了避免仿真時(shí)出現(xiàn)高頻顫振現(xiàn)象，可利用非線(xiàn)性函數(shù)在原點(diǎn)附近具有線(xiàn)性段連續(xù)冪次函數(shù)的特性，即其中0＜h＜1，2δ為fal(e,h,δ)函數(shù)中線(xiàn)性段區(qū)間的長(zhǎng)度，如圖5所示。

圖5 fal(e,h,δ)函數(shù)曲線(xiàn)Fig.5 Function curve offal(e,h,δ)

根據(jù)（4）式結(jié)合有限時(shí)間收斂理論可以設(shè)計(jì)出新型非線(xiàn)性擴(kuò)張觀(guān)測(cè)器：

式中：ε為邊界層；τ是反比與ε的常數(shù)。觀(guān)測(cè)器帶寬設(shè)置是控制器帶寬的3～5 倍。

2.2 滑?？刂破髟O(shè)計(jì)

系統(tǒng)在SMVSC 控制器中可對(duì)干擾進(jìn)行補(bǔ)償，使得切換增益降低，有效降低了切換帶來(lái)的抖動(dòng)問(wèn)題。系統(tǒng)的控制目標(biāo)是，因此設(shè)計(jì)滑模切換函數(shù)為。其中，c＞0（c值決定收斂速度），e=θd-θ為跟蹤誤差。

由系統(tǒng)模型可以推導(dǎo)出：

對(duì)于滑模變結(jié)構(gòu)控制可取控制律為

則得出：

閉環(huán)系統(tǒng)的李雅普諾夫函數(shù)為

根據(jù)（7）式和（11）式可得

控制系統(tǒng)的收斂性可表示為

式中k1=2min{k,K}。

V:[0,∞)∈R,˙V≤-αV+f,?t≥t0≥0

針對(duì)不等式的解[11]為

式中 α為任意常數(shù)。

根據(jù)（14）式可以解出（13）式，V(t)≤e-k1(t-t0)×V(t0)。由此可知方位軸系統(tǒng)指數(shù)收斂，其收斂精度取決于k1值的大小。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 擴(kuò)張觀(guān)測(cè)器實(shí)驗(yàn)分析

為驗(yàn)證擴(kuò)張觀(guān)測(cè)器對(duì)不確定干擾估計(jì)的有效性，本文在仿真實(shí)驗(yàn)中對(duì)于慢變化干擾、快變化干擾及不確定干擾，線(xiàn)性高增益擴(kuò)張觀(guān)測(cè)器、非線(xiàn)性擴(kuò)張觀(guān)測(cè)器、以及改進(jìn)型非線(xiàn)性擴(kuò)張觀(guān)測(cè)器的實(shí)現(xiàn)結(jié)果進(jìn)行綜合對(duì)比，3 種不同擴(kuò)張觀(guān)測(cè)器作用對(duì)比控制框圖如圖6所示。NNESO 的相關(guān)參數(shù)選取β1=100，β2=200，β3=2 500，p1=0.9，pi=ip1-(i-1)，1＜i≤3；1 ＜i≤3及k1=6，k2=300，k3=9 000。線(xiàn)性高增益擴(kuò)張觀(guān)測(cè)器（LHESO）與非線(xiàn)性擴(kuò)張觀(guān)測(cè)器（NESO）相關(guān)參數(shù)選取相同，另外NESO 中的其他參數(shù)τ=45，δ=0.05。

圖6 3 種不同擴(kuò)張觀(guān)測(cè)器作用對(duì)比控制框圖Fig.6 Comparison control block diagram of three different expansion observation effects

實(shí)驗(yàn)1。加入d=0.5×sin(0.5πt)慢變干擾，仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖7所示。

圖7 慢變干擾及誤差Fig.7 Slowly varying interference estimation and error

此實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證對(duì)比3 種干擾補(bǔ)償方法對(duì)慢變干擾的估計(jì)。從圖7 可看出，LHESO、NESO、NNESO 3 種估計(jì)方法的穩(wěn)態(tài)誤差為0.03、0.023、0.001 5，表明NNESO 對(duì)于干擾估計(jì)具有高有效性。

實(shí)驗(yàn)2。加入d=0.5×sin(10πt)快變干擾，仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖8所示。

此實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證對(duì)比3 種干擾補(bǔ)償方法對(duì)快變干擾的估計(jì)。從圖8 可看出，LHESO、NESO、NNESO 3 種估計(jì)方法的穩(wěn)態(tài)誤差為0.37、0.43、0.03，表明LHESO、NESO 對(duì)快干擾幾乎失效，而NNESO 對(duì)于干擾估計(jì)仍然具備有效性。

圖8 快變干擾估計(jì)及誤差Fig.8 Fast-changing interference estimation and error

此實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證對(duì)比3 種干擾補(bǔ)償方法對(duì)不確定干擾的估計(jì)。從圖9 可看出，LHESO、NESO、NNESO 3 種估計(jì)方法的穩(wěn)態(tài)誤差為0.78、0.68、0.014，表明LHESO、NESO 對(duì)干擾幾乎失效，而NNESO 對(duì)于干擾估計(jì)仍然具備有效性。

圖9 復(fù)雜不確定干擾及誤差Fig.9 Complex uncertain interference estimation and error

總上所述，設(shè)計(jì)的新型非線(xiàn)性擴(kuò)張觀(guān)測(cè)器性能皆?xún)?yōu)于線(xiàn)性高增益擴(kuò)張觀(guān)測(cè)器和傳統(tǒng)非線(xiàn)性擴(kuò)張觀(guān)測(cè)器，并能夠滿(mǎn)足滑?？刂频目焖偾袚Q特性，對(duì)動(dòng)態(tài)干擾和參數(shù)變化都能有效進(jìn)行估計(jì)。

3.2 閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)果分析

針對(duì)兩軸四框架光電穩(wěn)定平臺(tái)SMC+NNESO控制策略的有效性按照?qǐng)D10所示結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行仿真驗(yàn)證。模型參數(shù)J=0.002 4，b=0.071 4?？刂葡到y(tǒng)中加入正弦動(dòng)態(tài)干擾信號(hào)作為對(duì)外界的其他干擾因素。同時(shí)，由于摩擦是干擾力矩的主要來(lái)源，低速和換向時(shí)，靜摩擦和動(dòng)摩擦來(lái)回交替會(huì)使運(yùn)動(dòng)不流暢，稱(chēng)為爬行現(xiàn)象。在高速時(shí)，由于摩擦的過(guò)阻尼特性會(huì)使實(shí)際速度低于期望速度。為此需要在仿真實(shí)驗(yàn)中加入Lugre 摩擦模型[11]：

圖10 SMC+NNESO 閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)Fig.10 Closed-loop control structure of SMC+NNESO

式中：σ0、σ1,是動(dòng)態(tài)摩擦參數(shù)，取值為σ0=130，σ1=1.8；FC、FS、α、VS是靜態(tài)摩擦參數(shù)，取值FC=0.32，F(xiàn)S=0.29，α=0.02，VS=0.01。

為了驗(yàn)證系統(tǒng)動(dòng)態(tài)情況下的性能，輸入位置指令θd=3×sint正弦信號(hào)，首先觀(guān)察加入系統(tǒng)干擾時(shí)SMC 閉環(huán)控制誤差狀態(tài)，再觀(guān)測(cè)SMC+NNESO 控制作用下系統(tǒng)的位置跟蹤輸出、控制量輸出、位置跟蹤誤差和角速度誤差狀態(tài)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖11 和圖12所示。從圖11 可看出，位置響應(yīng)在0.1 s 后跟蹤誤差降為0.000 4，速度響應(yīng)在0.18 s 后與理想期望值相等。

從圖11 和圖12（c）、12（d）的對(duì)比可以看出，閉環(huán)系統(tǒng)再加入非線(xiàn)性擴(kuò)張觀(guān)測(cè)后能夠?qū)⒏蓴_估計(jì)值補(bǔ)償給控制器，所以系統(tǒng)一旦進(jìn)入穩(wěn)態(tài)跟蹤誤差基本為零。而僅SMC 控制的回路無(wú)法獲知干擾，干擾一直無(wú)法補(bǔ)償，因此跟蹤誤差將一直存在。SMC 控制閉環(huán)系統(tǒng)位置，速度跟蹤響應(yīng)曲線(xiàn)因?yàn)榕cSMC+NNESO 控制的響應(yīng)曲線(xiàn)基本一致，無(wú)法直接觀(guān)察出，因此為避免造成誤解未列出。

圖11 SMC 閉環(huán)控制的誤差狀態(tài)Fig.11 Error states of SMC closed-loop control

圖12 SMC+NNESO 閉環(huán)控制系統(tǒng)仿真Fig.12 Closed-loop control system simulation of SMC+NNESO

最后對(duì)加入周期突變干擾后的SMC+NNESO控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖13所示。從圖13 中可看出，位置響應(yīng)在0.5 s 后跟蹤誤差降為0.005 3，由于突變干擾影響，速度響應(yīng)在0.2 s 內(nèi)調(diào)節(jié)與理想期望值相等。

從圖12 和圖13 可以看出，光電跟蹤平臺(tái)閉環(huán)系統(tǒng)采用此種控制策略跟蹤性能明顯提高，且跟蹤誤差波動(dòng)明顯減小，滑模切換抖動(dòng)減小，提高了整個(gè)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、快速性。

圖13 SMC+NNESO 加突變閉環(huán)控制系統(tǒng)仿真Fig.13 Add mutation closed-loop control system simulation of SMC+NNESO

為驗(yàn)證系統(tǒng)整機(jī)的控制效果，在直升機(jī)低頻0.01 Hz～1 Hz 振動(dòng)條件下進(jìn)行穩(wěn)定精度仿真分析，結(jié)果如圖14 和圖15所示。

圖14 方位穩(wěn)定精度（49 μrad）Fig.14 Azimuth stability accuracy(49 μrad)

圖15 俯仰穩(wěn)定精度（56 μrad）Fig.15 Pitching stability accuracy(56 μrad)

為驗(yàn)證滑模變結(jié)構(gòu)與新型非線(xiàn)性擴(kuò)張觀(guān)測(cè)器復(fù)合控制算法的實(shí)際效果，在某機(jī)場(chǎng)附近對(duì)起飛/降落飛機(jī)進(jìn)行穩(wěn)定跟蹤實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖16所示。

圖16 高精度光電跟蹤平臺(tái)外場(chǎng)實(shí)驗(yàn)Fig.16 Field experiment of high-precision photoelectric tracking platform

4 結(jié)論

通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)證明了本文提出的控制方法的可行性，能夠滿(mǎn)足高精度光電跟蹤平臺(tái)系統(tǒng)的技術(shù)要求，同時(shí)與文獻(xiàn)[12]～[15]相比，改進(jìn)的方法可使基于指數(shù)趨近律的滑?？刂葡到y(tǒng)，利用新型非線(xiàn)性擴(kuò)張觀(guān)測(cè)器將干擾補(bǔ)償?shù)娇刂戚斎胫?，能夠削弱抖?dòng)問(wèn)題，增強(qiáng)光電跟蹤平臺(tái)性能。相比文獻(xiàn)[16]和[17]，本文提出的控制策略可快速估計(jì)出干擾，且將干擾應(yīng)用到光電穩(wěn)定平臺(tái)的補(bǔ)償環(huán)節(jié)中，使得系統(tǒng)對(duì)參數(shù)攝動(dòng)及復(fù)雜非線(xiàn)性干擾具有強(qiáng)魯棒性，較好地保證了整個(gè)伺服控制系統(tǒng)的平穩(wěn)性和跟蹤精度。在光電穩(wěn)定平臺(tái)的實(shí)際工程應(yīng)用中多采用PID 控制、自抗擾控制、滑模變結(jié)構(gòu)等，此種級(jí)聯(lián)復(fù)合控制方法采用傳統(tǒng)的控制算法，本文提出的改進(jìn)方法在可靠性，環(huán)境適應(yīng)性方面還需要進(jìn)行大量的整體調(diào)試實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。