[发明专利]一种光电稳定平台控制器在线自整定方法及装置

权利要求书

1.一种光电稳定平台控制器在线自整定方法,其特征在于步骤如下：

步骤1、建立平台的结构传递函数模型：平台的结构传递函数模型是一组由多阶固有频率、模态阻尼比确定的二阶系统的并联，其具体表达式为：

式中G_ij(s)为第i阶模态第j自由度响应对应的传递函数，φ_ij是第i阶模态振型中第j自由度的振动幅值，φ_ik是第i阶模态振型中激励自由度k处的振动幅值，F_k为第k个自由度的激励力或者扭矩，M_i为第i阶模态对应的归一化质量，ξ_i为第i阶模态阻尼比，ω_i为第i阶模态的固有频率；

步骤2、获取结构传递函数中每阶模态的固有频率、振型及模态阻尼比：

采用ANSYS有限元方法，对平台结构进行模态分析，获得平台结构各阶模态；依据模态分析的结果，采用EFI法确定测试点，将三轴加速度传感器粘贴于测试点；

对应平台的X,Y,Z 3个方向选择3个激励点，以激励锤对激励点进行敲击，并采集三轴加速度传感器得到加速度响应信号；

以复模态指示函数法CMIF，对加速度响应信号的功率谱进行奇异值分解SVD，然后通过峰值拾取法PP和半功率点法得到模态的固有频率和模态阻尼比；采用模态置信准则MAC进行模态模型的检验；

步骤3、确定影响平台控制系统的模态的固有频率：将步骤1的平台结构传递函数引入平台控制系统模型，通过Matlab仿真软件进行平台控制系统仿真分析，得到影响控制系统的模态的固有频率，将影响控制系统的模态的固有频率输入至平台控制器；

步骤4、平台控制器在线自整定：平台控制器通过实时监测平台上陀螺输出并对陀螺输出数据进行快速傅里叶变换FFT处理得到平台当前的谐振频率，当该谐振频率在影响控制系统的模态的固有频率范围，且幅值达到系统失稳的上限阈值，则启动控制器参数自整定流程，调整平台控制器算法中陷波器Notch Filter陷波频率，滤除谐振频率信号，保证平台控制系统性能。

2.一种实现权利要求1所述光电稳定平台控制器在线自整定方法的装置，其特征在于包括测试组件和处理单元；

所述测试组件包括数据采集设备、激励设备和稳定平台：光电稳定平台环架机构加速度传感器输出端和数据采集设备输入端连接，激励锤输入端和激励设备输出端连接，数据处理工控机与数据采集设备及激励设备相连；激励设备驱动激励锤对光电稳定平台环架机构特定激励点进行敲击激励，数据采集设备检测光电稳定平台环架机构测试点上的加速度传感器响应，获取响应数据供数据处理工控机处理；

所述处理单元包括数据处理工控机和平台控制器；数据处理工控机利用获得的响应数据进行模态分析，识别得到光电稳定平台环架机构的各阶模态振型，进而得到包含环架机构的谐振特性的机电联合仿真模型，在此基础上根据现代控制论设计一个控制参数在线自整定控制器，将该控制器下载到光电稳定平台控制器中，通过光电稳定平台控制器控制光电稳定平台环架机构；

所述平台控制器包括信号调理与采集模块、信号处理模块、控制模块和功率驱动模块；控制模块接收数据处理工控机下载的参数后，按照指定控制律，采集陀螺信号，驱动力矩电机拖动光电稳定平台环架机构运动，信号处理模块处理陀螺信号，用于判定当前光电稳定平台状态。