吉林大学学报(工学版) ›› 2018, Vol. 48 ›› Issue (3): 853-858.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170258

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基于零相差轨迹控制方法提升快速反射镜性能

张士涛1,2, 张葆1, 李贤涛1, 王正玺1,2, 田大鹏1   

  1. 1.中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 长春130033;
    2.中国科学院大学,北京 100049;
  • 收稿日期:2017-03-21 出版日期:2018-05-20 发布日期:2018-05-20
  • 通讯作者: 张葆(1966-),男,研究员,博士.研究方向:航空光电成像技术.E-mail:zcleresky@vip.sina.com
  • 作者简介:张士涛(1991-),男,博士研究生.研究方向:航空光电稳定平台视轴稳定.E-mail:brethretao@163.com
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(61673365).

Enhancing performance of FSM based on zero phase error tracking control

ZHANG Shi-tao1,2, ZHANG Bao1, LI Xian-tao1, WANG Zheng-xi1,2, TIAN Da-peng1   

  1. 1.Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics,Chinese Academy of Sciences, Changchun 130033, China;
    2.University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
  • Received:2017-03-21 Online:2018-05-20 Published:2018-05-20

摘要: 为了满足航空光电侦察系统对反射镜速度快和精度高的要求,提出了一种在快速反射镜原有PID控制系统基础上加入零相差轨迹控制器的控制方法。零相差轨迹控制方法是一种专门针对位置轨迹控制的前馈控制方法,通过消除被控对象的零极点或者是相位差达到提升控制系统性能的目的。Matlab仿真试验结果表明,零相差控制方法使快速反射镜达到了理想性能。试验结果证明,相比于传统的PID控制,加入零相差控制器之后的快速反射镜性能有明显提升。

关键词: 自动控制技术, 快速反射镜, 零相差, 前馈, 视轴稳定

Abstract: In order to meet the requirement of aerial photoelectric reconnaissance system that the performance of rapid and high precision need to be processed by Fast Steer Mirror (FSM), a control method of adding Zero Phase Error Tracking Control (ZPETC) to the original PID control system of FSM is proposed. As a feedforward control method, ZPETC is specially designed for tracking control. It is able to improve the performance of the control system by cancelling the zero pole or phase error of the controlled target. Matlab simulation results demonstrate that using ZPTEC FSM can achieve ideal performance. The experiment results prove that, comparing with the conventional PID controller, the performance of the FSM is improved.

Key words: automatic control technology, fast steer mirror(FSM), zero phase error, feedforward, line of sight (LOS) stabilization

中图分类号: 

  • TP273
[1] 周子云,高云国,邵帅,等. 采用柔性铰链的快速反射镜设计[J]. 光学精密工程,2014,22(6):1547-1554.
Zhou Zi-yun,Gao Yun-guo,Shao Shuai, et al.Design of fast steering mirror using flexible hinge[J]. Optics and Precision Engineering,2014,22(6):1547-1554.
[2] 李贤涛,张葆,赵春蕾,等. 基于自适应的自抗扰控制技术提高扰动隔离度[J]. 吉林大学学报:工学版,2015,45(1):202-208.
Li Xian-tao,Zhang bao,Zhao Chun-lei,et al. Improve isolation degree based on adaptive active disturbance rejection controller[J]. Journal of Jilin University(Engineering and Technology Edition),2015,45(1):202-208.
[3] 胡松涛. 自动控制原理[M]. 5版. 北京:科学出版社,2007:76-93.
[4] Tomizuka M.Zero phase error tracking algorithm for digital control[J]. ASME Journal of Dynamic System, Measurement, and Control,1987,105(1):65-68.
[5] 赵希梅,郭庆鼎,孙宜标. 基于数字前置滤波器优化的ZPETC在伺服跟踪控制中的应用[J]. 电工技术学报,2005,20(5):30-34.
Zhao Xi-mei,Guo Qing-ding,Sun Yi-biao.Application of ZPETC based on optimal design of digital prefilter in servo tracking control[J]. Transactions of China Electrotechnical Society,2005,20(5):30-34.
[6] 曲永印,赵希梅,郭庆鼎. 基于零相位误差跟踪控制器的轮廓误差交叉耦合控制[J]. 中国机械工程,2006,17(11):1135-1137.
Qu Yong-yin,Zhao Xi-mei,Guo Qing-ding.Cross coupling control of contour error based on zero phase error tracking controller(ZPETC)[J]. China Mechanical Engineering,2006,17(11):1135-1137.
[7] 赵希梅,郭庆鼎. 基于ZPETC和DOB的永磁直线同步电机的鲁棒跟踪控制[J]. 中国电机工程学报,2007,27(30):60-63.
Zhao Xi-mei,Guo Qing-ding.Robust tracking control based on ZPETC and DOB for permanent magnet linear synchronous motor[J]. Proceedings of the CSEE,2007,27(30):60-63.
[8] Haack B,Tomizuka M.The effect of adding zeroes to feedforward controller[J]. ASME Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control,1991,113(1):6-10.
[9] 张春红,刘强. 直线电机伺服系统模糊零相差跟踪控制[J]. 华侨大学学报:自然科学版,2009,30(6):614-618.
Zhang Chun-hong, Liu Qiang.Fuzzy zero error tracking control for linear motor servo system[J]. Journal of Huaqiao University (Natural Science),2009,30(6):614-618.
[10] 陈兴林,刘川,周乃新,等. 基于ZPETC-FF和DOB的精密运动平台控制[J]. 哈尔滨工业大学学报,2014,46(1):1-6.
Chen Xing-lin,Liu Chuan,Zhou Nai-xin,et al.Controller design based on ZPETC-FF and DOB for precision motion platform[J]. Journal of Harbin Institute of Technology,2014,46(1):1-6.
[11] 王福超,田大鹏,王昱棠. 基于DOB和ZPETC的PWM驱动快速反射镜控制方法研究[J]. 机电工程,2015,32(7):903-908.
Wang Fu-chao,Tian Da-peng,Wang Yu-tang.Control of fast-steering mirror driven by PWM based on DOB and ZPETC[J]. Journal of Mechanical & Electrical Engineering,2015,32(7):903-908.
[1] 顾万里,王萍,胡云峰,蔡硕,陈虹. 具有H性能的轮式移动机器人非线性控制器设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1811-1819.
[2] 李战东,陶建国,罗阳,孙浩,丁亮,邓宗全. 核电水池推力附着机器人系统设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1820-1826.
[3] 赵爽,沈继红,张刘,赵晗,陈柯帆. 微细电火花加工表面粗糙度快速高斯评定[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1838-1843.
[4] 王德军, 魏薇郦, 鲍亚新. 考虑侧风干扰的电子稳定控制系统执行器故障诊断[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1548-1555.
[5] 闫冬梅, 钟辉, 任丽莉, 王若琳, 李红梅. 具有区间时变时滞的线性系统稳定性分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1556-1562.
[6] 张茹斌, 占礼葵, 彭伟, 孙少明, 刘骏富, 任雷. 心肺功能评估训练系统的恒功率控制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1184-1190.
[7] 董惠娟, 于震, 樊继壮. 基于激光测振仪的非轴对称超声驻波声场的识别[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1191-1198.
[8] 田彦涛, 张宇, 王晓玉, 陈华. 基于平方根无迹卡尔曼滤波算法的电动汽车质心侧偏角估计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 845-852.
[9] 王林, 王洪光, 宋屹峰, 潘新安, 张宏志. 输电线路悬垂绝缘子清扫机器人行为规划[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(2): 518-525.
[10] 胡云峰, 王长勇, 于树友, 孙鹏远, 陈虹. 缸内直喷汽油机共轨系统结构参数优化[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(1): 236-244.
[11] 朱枫, 张葆, 李贤涛, 王正玺, 张士涛. 基于强跟踪卡尔曼滤波的陀螺信号处理[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(6): 1868-1875.
[12] 晋超琼, 张葆, 李贤涛, 申帅, 朱枫. 基于扰动观测器的光电稳定平台摩擦补偿策略[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(6): 1876-1885.
[13] 冯建鑫. 具有测量时滞的不确定系统的递推鲁棒滤波[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(5): 1561-1567.
[14] 许金凯, 王煜天, 张世忠. 驱动冗余重型并联机构的动力学性能[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(4): 1138-1143.
[15] 胡云峰, 顾万里, 梁瑜, 杜乐, 于树友, 陈虹. 混合动力汽车启停非线性控制器设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(4): 1207-1216.
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[1] 何磊,宗长富,田承伟,吴仁军,张太武. 线控转向汽车直流电机的故障诊断与容错控制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2011, 41(03): 608 -612 .
[2] 刘松山, 王庆年, 王伟华, 林鑫. 惯性质量对馈能悬架阻尼特性和幅频特性的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 557 -563 .
[3] 初亮, 王彦波, 祁富伟, 张永生. 用于制动压力精确控制的进液阀控制方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 564 -570 .
[4] 李静, 王子涵, 余春贤, 韩佐悦, 孙博华. 硬件在环试验台整车状态跟随控制系统设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 577 -583 .
[5] 朱剑峰, 林逸, 陈潇凯, 施国标. 汽车变速箱壳体结构拓扑优化设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 584 -589 .
[6] 胡兴军, 李腾飞, 王靖宇, 杨博, 郭鹏, 廖磊. 尾板对重型载货汽车尾部流场的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 595 -601 .
[7] 王同建, 陈晋市, 赵锋, 赵庆波, 刘昕晖, 袁华山. 全液压转向系统机液联合仿真及试验[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 607 -612 .
[8] 张春勤, 姜桂艳, 吴正言. 机动车出行者出发时间选择的影响因素[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 626 -632 .
[9] 马万经, 谢涵洲. 双停车线进口道主、预信号配时协调控制模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 633 -639 .
[10] 于德新, 仝倩, 杨兆升, 高鹏. 重大灾害条件下应急交通疏散时间预测模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 654 -658 .