大型天線抗風(fēng)擾伺服控制方法研究.pdf

1、抗風(fēng)擾控制方法研究是大型天線伺服控制的重要內(nèi)容，它與大型天線伺服控制系統(tǒng)的控制精度、穩(wěn)定性和魯棒性有著密切的聯(lián)系。針對(duì)大口徑天線伺服控制系統(tǒng)在風(fēng)擾動(dòng)較大的情況下跟蹤目標(biāo)會(huì)產(chǎn)生較大指向誤差的問題，為達(dá)到跟蹤精度和指向精度的要求，本文研究了帶有擾動(dòng)觀測(cè)器的 PI+LQG控制方法；深入研究了該控制方法應(yīng)用于大型天線伺服系統(tǒng)的具體方法，探討了LQG控制器權(quán)矩陣整定的問題，設(shè)計(jì)開發(fā)了相應(yīng)的工程軟件；并搭建天線伺服實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)該控制方法進(jìn)行工程實(shí)踐

2、研究。進(jìn)行了仿真和實(shí)際系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明伺服系統(tǒng)的性能得到了優(yōu)化，系統(tǒng)對(duì)風(fēng)擾動(dòng)的抑制能力顯著增強(qiáng)。
　　本文主要工作及創(chuàng)造性成果如下：
　　1、研究了天線建模和風(fēng)載建模理論方法。針對(duì)LQG控制器需要被控系統(tǒng)精確模型的特點(diǎn)，介紹了天線速度環(huán)建模的方法；分析了天線風(fēng)載荷的組成，介紹了風(fēng)載荷作為天線速度環(huán)輸入模式的建模方法，為控制方法的仿真和實(shí)驗(yàn)提供了風(fēng)擾信號(hào)來源。
　　2、針對(duì)大型天線受風(fēng)干擾會(huì)產(chǎn)生產(chǎn)生形變和振動(dòng)的問題，提

3、出了在模態(tài)空間坐標(biāo)系下設(shè)計(jì)PI+LQG的方法。LQG模態(tài)控制器根據(jù)kalman狀態(tài)估計(jì)器估計(jì)的系統(tǒng)模態(tài)狀態(tài)，以此作為狀態(tài)反饋應(yīng)用于 LQR最優(yōu)控制。分析了 LQG控制器權(quán)矩陣整定的方法，設(shè)計(jì)開發(fā)了基于Matlab的權(quán)矩陣整定GUI軟件，通過該軟件可以方便快速地完成參數(shù)整定，使系統(tǒng)達(dá)到所期望的控制精度和抗風(fēng)擾性能。
　　3、對(duì)于系統(tǒng)在恒值干擾作用下 kalman估計(jì)器出現(xiàn)估值不準(zhǔn)的問題，在PI+LQG控制的基礎(chǔ)上加入擾動(dòng)觀測(cè)器來觀測(cè)

4、并補(bǔ)償風(fēng)干擾。詳細(xì)介紹了擾動(dòng)觀測(cè)器的原理和Q濾波器的設(shè)計(jì)方法，通過在Matlab/Simulink平臺(tái)上進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，對(duì)比于PI控制器說明本文研究的控制方法抗風(fēng)擾能力有大幅度的提高。
　　4、搭建了天線伺服控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，在實(shí)際系統(tǒng)中驗(yàn)證了本文研究控制方法的有效性。介紹了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的構(gòu)成，詳細(xì)說明了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)相關(guān)軟件開發(fā)和控制算法軟件的實(shí)現(xiàn)；在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上對(duì)本文研究的控制方法進(jìn)行測(cè)試實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文研究的控制方法顯著了提高了伺服系統(tǒng)