[发明专利]基于脱靶量处理的运动目标控制方法和系统

说明书

本发明提供一种基于脱靶量处理的运动目标控制方法，包括步骤S1，将脱靶量误差值经自适应比例控制器处理后的输出值与脱靶量函数微分运算结果进行求和运算，以得到初始控制量；步骤S2，对初始控制量进行加速度限幅处理后，得到第一控制量；步骤S3，对第一控制量进行速度限幅处理后，得到第二控制量；步骤S4，对第二控制量进行积分处理后得到脱靶量处理的输出结果。本发明还提供一种用于实现该方法的基于脱靶量处理的运动目标控制系统。与现有技术比较本发明的有益效果在于：该方法和该系统实现了基于脱靶量处理的运动目标的快速、平稳捕获控制，适用于大口径望远镜的图像跟踪控制系统，具有计算量小、鲁棒性高、易于数字实现的特点。

技术领域

本发明涉及图像跟踪控制系统技术领域，尤其涉及一种基于脱靶量处理的运动目标控制方法和系统。

背景技术

随着对空间目标观测需求的提高，要求大口径望远镜能够对空间目标实现快速平稳的捕获和精确的跟踪。现有技术中常规的控制策略是将图像跟踪器提取的目标脱靶量作为位置误差，直接输入到控制系统的位置控制器中。这种方法的缺点是当目标在视场内的脱靶量误差较大时，控制系统在调节过程中会产生较大的振荡和超调，进而可能造成目标的丢失，导致跟踪任务的失败。因此，设计一种新的基于脱靶量处理的运动目标控制方法对运动目标的快速、平稳捕获具有重要的意义。

发明内容

有鉴于此，为解决现有技术中当目标在视场内的脱靶量误差较大时，控制系统在调节过程中会产生较大的振荡和超调的问题，本发明提供一种基于脱靶量处理的运动目标控制方法，包括如下步骤：

步骤S1，将脱靶量误差值经自适应比例控制器处理后的输出值与脱靶量函数微分运算结果进行求和运算，以得到初始控制量；

步骤S2，对初始控制量进行加速度限幅处理后，得到第一控制量；

步骤S3，对第一控制量进行速度限幅处理后，得到第二控制量；

步骤S4，对第二控制量进行积分处理后得到脱靶量处理的输出结果。

较佳地，在步骤S1中，当前采样周期的初始控制量u₀(i)表示为：

u₀(i)＝u_d(i)+u_k(i)；

其中，u_k(i)表示当前采样周期下的脱靶量误差值e_I(i)经自适应比例控制器处理后的输出值；u_d(i)表示当前采样周期下的脱靶量函数的微分运算结果。

较佳地，在步骤S2中，对当前采样周期的初始控制量u₀(i)进行加速度限幅处理后得到的当前采样周期的第一控制量u₁(i)表示为：

其中，R为正数，表示加速度上升率的最大值；F为负数，表示加速度下降速率的最大值；u₁(i)表示当前采样周期的第一控制量，u₁(i-1)表示上一采样周期下的第一控制量，Rate表示加速度的变化率，Δt为脱靶量的采样周期。

较佳地，在步骤S3中，对当前采样周期的第一控制量u₁(i)进行速度限幅处理后得到的当前采样周期的第二控制量u₂(i)表示为：

其中，U为正数，表示速度限幅的最大值；D为负数，表示速度限幅的最小值。

较佳地，在步骤S4中，当前采样周期脱靶量处理的输出结果θ₀(i)表示为：

θ₀(i)＝θ₀(i-1)+Δt·u₂(i)；