[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

说明书

本发明涉及一种光电稳定平台控制器在线自整定方法及装置，通过平台模态测试，得到包含平台结构传递函数的平台控制系统模型。当平台在因结构特性变化引起失稳时，可以通过监测平台控制系统响应并在线自整定参数，保证平台控制系统性能。通过平台模态测试，依据采集的激励响应数据进行平台模态测试，获取包含平台结构传递函数的平台控制系统模型，为平台在线自整定控制器设计提供可靠依据。系统可根据需要任意配置数据采集通道、输出通道、采样率和应用对象。可实现两轴四框、两轴两框等多种平台构型的平台控制器设计。

技术领域

本发明属于光电稳定平台(以下简称平台)控制技术，涉及一种光电稳定平台控制器在线自整定方法及装置。

背景技术

平台能够隔离载体(例如飞机、舰船、车辆、导弹等)的运动，实现对运动或静止目标实现自动跟踪，保证平台上安装的红外仪、可见光摄像机、激光测距仪和激光照射器等光电传感器能够对目标进行搜索、识别、跟踪、定位以及目标指示。实际应用中，载体运动以及风阻等对光电传感器瞄准线产生干扰，为了建立稳定的瞄准线，消除外界对瞄准线的扰动影响，通常设计闭环控制回路检测瞄准线扰动并驱动平台运动实时调整瞄准线实现对扰动的隔离，保证光电探测器的瞄准线在惯性空间坐标系下稳定。

目前，平台通常采用陀螺仪敏感惯性空间角速率，经平台控制器解算，反馈输出给电机驱动平台调整，消除平台扰动。该方式其结构简单，技术成熟，被广泛的应用。实际应用中，平台谐振对控制系统影响较为显著，控制系统设计要保证控制带宽小于3倍谐振频率以上，才能保证谐振不影响平台稳定控制精度。

为了克服这一问题，需要针对每一套平台进行专门的离线控制参数调试，通过参数试凑的调试方式完成回路设计。然而这种设计方法不能从根本上解决问题，其主要体现在：

首先，同一构型不同台受到加工、装配水平限制，谐振特性存在差异，谐振频率点有时会差别很大。

其次，实际使用中，受到平台内部轴承等器件的磨损以及机械安装配合应力释放等因素的影响，平台谐振频率点会在一段时间后发生频移，造成稳定平台控制失稳。

第三，在高低温等环境条件下，受到机械配合变化等因素的影响，平台谐振频率点也会发生频移，造成稳定平台常温正常，低温或者高温失稳。

这三点是造成目前平台性能一致性的瓶颈问题，给传统平台控制器设计带来困难。根本原因在于传统平台控制系统没有考虑对平台结构传递函数建模分析与测试。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种光电稳定平台控制器在线自整定方法及装置，实现平台控制器参数自整定调整，在平台模态参数变化条件下保证平台控制性能。

技术方案

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_ij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：