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基于自抗扰算法的光电跟踪伺服控制方法研究

李禹希 张刘 陈思桐 孙丽涵 赵寰宇 张柯

李禹希, 张刘, 陈思桐, 孙丽涵, 赵寰宇, 张柯. 基于自抗扰算法的光电跟踪伺服控制方法研究[J]. 中国光学(中英文), 2022, 15(3): 562-567. doi: 10.37188/CO.2022-0090
引用本文: 李禹希, 张刘, 陈思桐, 孙丽涵, 赵寰宇, 张柯. 基于自抗扰算法的光电跟踪伺服控制方法研究[J]. 中国光学(中英文), 2022, 15(3): 562-567. doi: 10.37188/CO.2022-0090
LI Yu-xi, ZHANG Liu, CHEN Si-tong, SUN Li-han, ZHAO Huan-yu, ZHANG Ke. Photoelectric tracking servo control method based on active disturbance rejection algorithm[J]. Chinese Optics, 2022, 15(3): 562-567. doi: 10.37188/CO.2022-0090
Citation: LI Yu-xi, ZHANG Liu, CHEN Si-tong, SUN Li-han, ZHAO Huan-yu, ZHANG Ke. Photoelectric tracking servo control method based on active disturbance rejection algorithm[J]. Chinese Optics, 2022, 15(3): 562-567. doi: 10.37188/CO.2022-0090

基于自抗扰算法的光电跟踪伺服控制方法研究

doi: 10.37188/CO.2022-0090
基金项目: 国家自然科学基金项目(No. 62073150; No. 62001185); 国家级大学生创新创业训练计划项目(No. 202110183268)
详细信息
    作者简介:

    李禹希(2002—),女,吉林长春人,主要从事航天光学遥感、伺服控制系统等研究工作。Email:liyx6519@mails.jlu.edu.cn

    张 刘(1978—),男,安徽蚌埠人,吉林大学唐敖庆领军教授,博士生导师。2007年于哈尔滨工业大学获得博士学位,主要从事新型航天光学遥感器设计、仿真及应用技术,星载一体优化控制技术等研究工作。Email:zhangliu@jlu.edu.cn

    赵寰宇(1990—),男,吉林长春人,博士,2018年于吉林大学获得博士学位,主要从事航天精密仪器结构设计与优化仿真等方面的研究。E-mail:zhaohyjlu@jlu.edu.cn

    张 柯(1979—)男,山东济南人,副研究员,主要从事航天遥感、伺服控制系统研究,Email:ciompzk@163.com

  • 中图分类号: TN29;

Photoelectric tracking servo control method based on active disturbance rejection algorithm

Funds: Supported by National Natural Science Foundation of China (No. 62073150; No. 62001185); National Training Program of Innovation and Entrepreneurship for Undergraduates(No. 202110183268)
More Information
  • 摘要: 为提高光电跟踪控制系统的跟踪速度和稳态精度,本文对光电跟踪伺服系统的控制方法进行了研究。首先,为了满足系统功能和性能指标要求,对伺服转台进行了结构设计。然后,设计自抗扰控制算法,得到了跟踪微分器、线性扩张状态观测器及状态误差反馈控制律。接着,在Matlab/Simulink中建立了基于自抗扰算法的跟踪伺服系统模型,位置环和速度环采取了二阶自抗扰控制策略,电流环采取了PI控制策略。仿真分析结果表明,定位跟踪时可实现无超调,并具有最快的响应速度,突加扰动时,动态降落最大值为3%,正弦跟踪误差小于0.02°。仿真结果验证了基于自抗扰控制算法的光电跟踪控制系统,在快速响应、稳态精度和抗扰性能等方面均具有较好的控制效果。

     

  • 图 1  伺服转台结构图

    Figure 1.  Structure diagram of servo turntable

    图 2  自抗扰控制结构框图

    Figure 2.  Block diagram of active disturbance rejection control

    图 3  伺服控制系统仿真模型

    Figure 3.  Simulation model of servo control system

    图 4  阶跃信号下位置响应曲线

    Figure 4.  Position response curve under step signal

    图 6  阶跃信号下的电流响应曲线

    Figure 6.  Current response curve under step signal

    图 5  阶跃信号下的速度响应曲线

    Figure 5.  Velocity response curve under step signal

    图 7  正弦跟踪信号下的位置跟踪误差曲线

    Figure 7.  Position tracking error curve under sinusoidal tracking signal

    图 8  正弦跟踪信号下的电流响应曲线

    Figure 8.  Current response curve under sinusoidal tracking signal

    表  1  直流电机参数

    Table  1.   DC motor parameters

    俯仰轴方位轴
    电机型号NH85LYX-M1.4-E27NH73LYX-M0.45-E48
    峰值电压24 V48 V
    峰值电流1 A1.5 A
    峰值力矩0.18 N·m0.45 N·m
    最大空载转速1200 r/min1400 r/min
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-04-07
  • 录用日期:  2022-05-07
  • 修回日期:  2022-04-21
  • 网络出版日期:  2022-05-08
  • 刊出日期:  2022-05-20

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