一种基于量测的机载光电探测设备视轴扰动补偿方法

摘要

本发明涉及一种基于量测的机载光电探测设备视轴扰动补偿方法，属于光电探测技术领域。在传统速度环稳定控制系统负反馈的基础上，通过量测出控制系统的总和扰动力矩，通过前馈的方式进行再次补偿以提升稳定精度。利用配置电流环控制系统的驱动器，嵌入到速度环控制系统，对电机电流进行控制以消除电机感应反电动势对速度的影响。对视轴角速度进行实时微分计算视轴角加速度，乘以平台转动惯量得到平台惯性力矩。根据速度环控制器输出及惯性力矩计算出总扰动力矩，根据电机力矩系数计算补偿电流大小，以前馈方式补偿到电流环控制器的输入。解决了传统速度环稳定控制系统的瞄准线稳定精度低的问题。

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于量测的机载光电探测设备视轴扰动补偿方法，属于光电探测技术领域。

背景技术

精确打击是现代武器装备演变和发展的主要特征之一，是对战术武器的基本要求。机载光电探测设备是精确打击战术武器系统的重要组成部分。它的作用是实现在运动载体上对目标进行搜索、发现、识别、瞄准、跟踪、测角、测距等功能。载体扰动会对光电成像系统的性能产生影响，因此需要隔离扰动，稳定成像系统的视轴，即保证视轴具有较高的稳定精度。系统的视轴稳定精度达不到要求将直接导致图像颤振、不清晰，严重时会导致目标脱离视场、从而丢失目标。瞄准线的稳定精度是衡量其性能的一项关键指标。瞄准线稳定精度，即稳定误差，是在载体扰动环境下，稳定平台对瞄准线惯性稳定后的剩余稳态角度误差，通常按1σ均方根值定义。载体的扰动角速度通过摩擦力矩及电机感应反电动势传递到稳定平台，扰动力矩还包括稳定平台固有的质量不平衡力矩、电缆牵拉力矩等，稳定平台在扰动力矩和电机感应电动势的共同作用下，会产生基于惯性空间的速度扰动。传统控制方法构建速度环控制系统，通过陀螺敏感视轴惯性空间的角速度运动，并将数据反馈给控制CPU，控制CPU完成速度环稳定控制算法，计算电机驱动量，对该速度扰动进行补偿，完成瞄准线稳定功能。这种传统的负反馈对扰动有一定的抑制作用，不满足高精度光电探测设备要求，有必要对控制方法进行改进，以提升对扰动的抑制能力。

发明内容

要解决的技术问题

为了解决解决了传统速度环稳定控制系统的瞄准线稳定精度低的问题，本发明提出一种基于量测的机载光电探测设备视轴扰动补偿方法。

技术方案

一种基于量测的机载光电探测设备视轴扰动补偿方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：在速度环控制器和功率放大器之间增加电流环控制系统，所述的电流环控制系统包括电流环控制器、电流传感器，利用电流传感器实时采集电机的电流；

步骤2：根据稳定平台实时角速度ω微分计算角加速度

步骤3：根据稳定平台角加速

步骤4：根据视轴角速度指令、实时角速度误差及速度环控制器计算出输出电流I

步骤5：根据输出电流及电机力矩系数K

步骤6：计算补偿力矩

步骤7：计算补偿电流I

步骤8：计算电流环控制器输入目标电流I＝I

步骤9：将目标电流I输入给电流环控制系统，电流环控制器PID根据目标电流I与实时采集电流计算电机控制电压，来完成目标电流的控制。

有益效果

本发明提出的一种基于量测的机载光电探测设备视轴扰动补偿方法，解决了传统速度环稳定控制系统的瞄准线稳定精度低的问题，配置电流环控制系统的驱动器，实时量测出控制系统的总和扰动力矩，通过前馈的方式进行再次补偿以提升稳定精度。通过本扰动补偿方法，提升瞄准线稳定精度30％。

附图说明

图1本方法流程图；

图2传统控制系统控制框图；

图3本发明控制系统控制框图，虚线框内为本发明的内容。

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

一种基于量测的机载光电探测设备视轴扰动补偿方法，在传统速度环稳定控制系统负反馈的基础上，通过量测出控制系统的总和扰动力矩，通过前馈的方式进行再次补偿以提升稳定精度。利用配置电流环控制系统的驱动器，嵌入到速度环控制系统，对电机电流进行控制以消除电机感应反电动势对速度的影响。对视轴角速度进行实时微分计算视轴角加速度，乘以平台转动惯量得到平台惯性力矩。根据速度环控制器输出及惯性力矩计算出总扰动力矩，根据电机力矩系数计算补偿电流大小，以前馈方式补偿到电流环控制器的输入。具体步骤如下：

步骤1：在速度环控制器和功率放大器之间增加电流环控制系统，所述的电流环控制系统包括电流环控制器、电流传感器，利用电流传感器实时采集电机的电流；

步骤2：根据稳定平台实时角速度ω微分计算角加速度

步骤3：根据稳定平台角加速

步骤4：根据视轴角速度指令、实时角速度误差及速度环控制器计算出输出电流I

步骤5：根据输出电流及电机力矩系数K

步骤6：计算补偿力矩

步骤7：计算补偿电流I

步骤8：计算电流环控制器输入目标电流I＝I

步骤9：将目标电流I输入给电流环控制系统，电流环控制器PID根据目标电流I与实时采集电流计算电机控制电压，来完成目标电流的控制。