[发明专利]一种基于视觉跟踪的误差观测前馈控制方法

权利要求书

1.一种基于视觉跟踪的误差观测前馈控制方法，其特征在于：其具体实施步骤如下：

步骤(1)：在快反镜跟踪控制系统中安装电涡流位置传感器和CCD传感器，用以测量快反镜的偏转角位置量，电涡流传感器用以实现一个高带宽线性内环，为外环提供一个线性被控对象；

步骤(2)：利用一个激光器产生一个点光源，通过快反镜使光源进入CCD系统，直接正弦驱动快反镜来测试获取CCD图像处理系统的延时参数T₀；

步骤(3)：通过频率响应测试仪对平台的电涡流位置频率对象特性进行测试，输入为控制器输出值，输出为电涡流采样值，高采样率可获得较高精度的电涡流对象模型G(s)，用于实现高带宽内环；

步骤(4)：设计内环位置控制器C_p(s)实现高带宽位置反馈闭环，然后再测试位置内环闭环后的对象模型，输入为给定位置，输出为CCD量，此对象模型为外环被控对象模型，称为G_p(s)，然后可设计CCD环控制器C(s)，这样就实现了传统的双闭环控制；

步骤(5)：通过频响仪测试传统双闭环控制的闭环特性，其闭环数学模型可看作为一个惯性环节1/(T_ms+1)，拟合系统模型获取数学模型参数T_m；

步骤(6)：添加误差观测前馈，首先把CCD所传回的跟踪误差量通过模型补偿器又因为此处内环带宽高，外环带宽低，在外环带宽有效范围内，可得G_m(s)＝1，也就是CCD误差量在此处可直接使用；然后把当前的内环给定进行延时T₁后与CCD误差量相加，如此可得到当前目标位置估计量，其中T₁≈T₀；

步骤(7)：根据CCD延时特性和双闭环特性T_m设计前馈控制器Q(s)的具体参数，然后把目标位置估计量直接作为前馈控制器的输入，计算得到真实前馈量，最后把该前馈量直接加在CCD环位置控制器C(s)的输出，此时的输出量则是作为内环的给定量输入，如此完成前馈操作，实现误差抑制。

2.根据权利要求1所述的一种基于视觉跟踪的误差观测前馈控制方法，其特征在于：步骤(4)中内环位置控制器C_p(s)和CCD外环控制器C(s)都设计为PI控制器，其模型参考如下：

CPI(s)-KI·KPs+1s]]>

其中，K_P为比例增益，K_I为积分增益。

3.根据权利要求1所述的一种基于视觉跟踪的误差观测前馈控制方法，其特征在于：步骤(7)中前馈控制器Q(s)的设计为如下的控制器模型：

Q(s)=Kf(Tfs+1)(Tms+1)]]>

其中，T_f为滤波器滤波带宽因子，T_m为双闭环控制的闭环特性；当前馈补偿器设计为如上模型后，整个前馈控制器呈现一个带宽较高的高通校正特性，从而有力的提高系统的误差抑制带宽。