光電跟蹤系統(tǒng)永磁同步電機快速捕獲控制技術(shù)研究.pdf

1、光電跟蹤系統(tǒng)目標捕獲是指在視場中發(fā)現(xiàn)目標，伺服系統(tǒng)快速響應(yīng)并捕捉到目標的過程，是進行穩(wěn)定跟蹤的前提。目標捕獲過程系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間、超調(diào)量、穩(wěn)態(tài)波動量是衡量光電跟蹤系統(tǒng)快速捕獲能力的重要指標，其中小超調(diào)量和小穩(wěn)態(tài)波動量對成功實現(xiàn)目標捕獲與跟蹤的自動切換過渡起著至關(guān)重要的作用。
　　為了提高光電跟蹤系統(tǒng)目標的快速捕獲能力，首先論述了光電跟蹤伺服系統(tǒng)的硬件電路結(jié)構(gòu)，驅(qū)動電路采用是采用三菱公司IPM智能功率模塊，控制器采用DSP+FPGA架

2、構(gòu)，DSP采用TI公司的28335作為主控制器，負責控制算法的實現(xiàn)和FPGA的通信；FPGA采用Xilinx公司的spartan6作為協(xié)控制器，主要負責數(shù)據(jù)的采集，和SVPWM等控制信號的產(chǎn)生。
　　其次，推導(dǎo)出基于永磁同步電機的光電跟蹤伺服系統(tǒng)的控制模型并采用工程上常用的正弦掃頻法和首次應(yīng)用到光電跟蹤系統(tǒng)辨識的自適應(yīng)差分進化算法分別對其進行辨識。
　　最后，分別應(yīng)用時間最優(yōu)控制與滑模控制實現(xiàn)光電跟蹤系統(tǒng)目標快速捕獲過程，并

3、分別以30°、60°、90°、120°、150°、180°階躍信號為目標，進行大量的仿真與實驗研究，結(jié)果為最大的調(diào)節(jié)時間4.3791s，而最大的超調(diào)量55.47％。研究結(jié)果表明時間最優(yōu)控制、滑?？刂粕仙龝r間雖然比較短，但調(diào)節(jié)時間長，超調(diào)量大；時間最優(yōu)控制穩(wěn)態(tài)波動量大，滑?？刂品€(wěn)態(tài)值雖然平穩(wěn)但穩(wěn)態(tài)誤差大。
　　鑒于上述兩種方法的不足，本文根據(jù)時間最優(yōu)控制與滑?？刂频奶攸c，提出了時間最優(yōu)滑?？刂啤r間最優(yōu)控制系統(tǒng)的最優(yōu)狀態(tài)運動軌跡采

4、用最小二乘逼近法擬合為直線，并將此取為滑模面函數(shù)，設(shè)計相應(yīng)的控制策略使系統(tǒng)狀態(tài)快速趨近滑模面，并沿著滑模面快速達到空間平衡點，保證了系統(tǒng)的快速性和魯棒性。并分別以30°、60°、90°、120°、150°、180°階躍信號為目標進行快速捕獲控制技術(shù)研究，實驗結(jié)果為時間最優(yōu)滑模控制調(diào)節(jié)時間比時間最優(yōu)控制和滑?？刂品謩e減小了約43.66%、59.67%，超調(diào)量為0，穩(wěn)態(tài)波動量為0，穩(wěn)態(tài)誤差小減小了約為44.94%和62.34%，與仿真結(jié)果相