基于滑模变结构控制的光电稳定平台控制策略研究

光电跟踪系统在载体运动的过程中会受到各种扰动,对系统的跟踪性能产生不利影响。滑模控制拥有较好的鲁棒性,在工程上容易实现,可考虑运用在这类系统中。使用摩擦反馈并将速度环滑模控制与跟踪环PID控制相结合,可得到一种应用于光电跟踪系统的滑模变结构控制策略,它提升了光电稳定平台的稳定精度,同时具有一定的鲁棒性,能使运行中的系统在外界环境变化时对变化的扰动有一定的适应能力。以二维伺服转台为被控对象设计了滑模控制器,进行仿真实验并与现有基于PID方法的控制方案对比。对比结果表明：在给定扰动下,基于滑模变结构控制策略的光电稳定平台将速度环稳定误差从72″/s降低到了12″/s,均方根从37.0″/s降低到了1.46″/s,提出的滑模变结构控制器对提升光电稳定平台的稳定精度有一定作用。     

基于模糊控制策略的快速反射镜伺服控制

伺服性能是保证精确跟踪的前提条件,为了探索出提高快速反射镜伺服性能的控制方法,提出一种将模糊控制策略与PID结构相结合的模糊控制器用于快速反射镜伺服回路。该模糊控制器既继承了PID便于工程实现的优点,又拥有可自适应整定控制参数的特点,从而可提高现有快速反射镜的伺服性能,更好地适应各类运行工况。以基于高频摇摆电机的快速反射镜为应用对象设计了模糊控制器,进行仿真实验,并与基于传统PID控制的现有方案进行了对比。对实际工况下快速反射镜伺服性能的仿真实验结果表明：基于模糊控制策略的快速反射镜将抑制带宽从50 Hz提高到120 Hz、随机输入信号下稳态误差均方根从12.996″压缩到1.620″,验证了所提出的模糊控制器对提升快速反射镜伺服性能的可行性及有效性;基于模糊控制的快速反射镜可作为高精度复合轴系统中的子轴部分,应用于战术激光武器等要求跟瞄精度达到微弧度量级的光束定向场合。     

基于迭代无偏有限冲击响应滤波的共轴跟踪技术研究

为了有效提升光电跟踪系统的跟踪精度,提出一种共轴跟踪改进方案。采用迭代无偏有限冲击响应（UFIR）滤波算法来替代传统卡尔曼滤波（KF）算法,进行系统状态估计与预测。迭代UFIR滤波算法由于不依赖噪声先验统计信息,可有效克服传统KF算法的不足,在噪声统计信息未知时能保持理想的预测精度,从而使改进后的系统在实际工况下仍能达到较高的跟踪精度。分别进行了迭代UFIR算法和KF算法对比的单元仿真实验,以及采用两种算法的共轴跟踪系统对比仿真实验,实验结果验证了理论分析的正确性,表明在噪声统计信息无法事先准确获得的实际工程应用中,基于迭代UFIR滤波的共轴跟踪改进方案较基于KF算法的传统方案鲁棒性更强,具有更大的应用潜力。