[发明专利]转台变负载情况下的自适应控制方法

说明书

本发明提出了转台变负载情况下的自适应控制方法，所述方法使用时域数据曲线进行递归最小二乘辨识的方法，减少了数据的需要，并增加了根据辨识结果变更控制器参数，在辨识时，将已有的参数作为已知条件给出，使转台在工作时，即使使用不同的负载也能得到变化较小，效果较好的性能指标；使用闭环方式进行辨识，可以让转台转角更小以适应限位需求；在低频时，可以更好的拟合实际转台输出，实际误差更小；且其他频率最终达到的辨识效果与已有方法相近；在自校正控制时，相比固定参数的控制器，也达到了很好的频响指标，使变负载前后的指标更加接近。

技术领域

本发明属于机电系统控制器设计领域，具体地，涉及转台变负载情况下的自适应控制方法。

背景技术

在现代飞行控制、导航制导、目标探测与跟踪等众多任务荷载系统的研制、生产过程中，地面仿真测试是必不可少的。而在飞行器半实物仿真和测试中，飞行仿真转台是常用的硬件设备之一，它能够真实地复现飞行器在空中飞行时的各种姿态运动和其运动学特性，提供精确的运动测试基准。作为整个飞行仿真或测试系统中的一个组成部分，它为飞行器提供了模拟的飞行环境，因此其性能的优劣，直接关系到整个仿真系统性能的优劣。

然而转台的动态性能对其参数变化较为敏感，如系统的结构尺寸或负载变化会导致被控对象数学模型发生变化。工程上常用的转台数学模型参数的确定方法为利用频域的Bode图测定法，其主要思想是：给伺服系统加入正弦输入激励信号，则系统的输出响应也是同一频率的正弦信号，通过改变输入信号的频率，对输入的信号和输出端信号进行FFT数据处理，从而可获得被测系统或对象的频率特性。但是由于环境条件的变化、框架之间的力矩耦合以及其它干扰因素的存在等，模型参数在正常运行期间可能改变。且转台使用时往往会安装不同惯量的负载，也会使模型参数发生变化。为使系统在负载变化或存在其它干扰影响的条件下仍能够稳定且满足指标要求，需要根据转台的变化修改控制器。修改控制器的主要思路是重新得到模型参数再进行控制器设计。

目前得到模型参数的方法是通过开环输入不同频率的正弦信号得到频率特性再进行模型拟合的方式，得到扫频数据较慢而且需要离线拟合处理，步骤繁琐，此外，开环时转台转角较大，在有些转角有限的转台上使用会受到限制。

发明内容

本发明提出了转台变负载情况下的自适应控制方法，使用递归最小二乘方法，设计了需要数据更少的辨识算法，并增加了根据辨识结果变更控制器参数的方法，使转台在工作时，即使使用不同的负载也能得到变化较小，效果较好的性能指标。

本发明是通过以下方案实现的：

转台变负载情况下的自适应控制方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一：给定转台电机模型，输入为DA值U(s)，输出为角速度ω(s)，电机的传递函数G₀(s)如下：

其中K为增益，τ_m为机械时间常数，τ_e为电气时间常数，s为求传递函数时使用的拉氏变换中的复数变量；

得到递归最小二乘算法的标准形式，作为后续控制器参数校正的基础；

步骤二：根据实际转台的转角限定范围以及固定参数的初始控制器性能，给定符合要求的幅值和信号形式的闭环指令；所述信号形式为正弦信号或斜坡信号；存储步骤二得到的DA数据以及输出的位置或速度数据；

步骤三：根据步骤二给出的指令，初步给定一个符合步骤二中要求的新闭环指令，所述新闭环指令的信号形式和步骤二中的闭环指令相同，幅值接近；保证输入的DA信号与步骤二中一致，存储新步骤三得到的新DA数据以及新输出的位置或新速度数据；

步骤四：根据实际可测的输入输出数据，使用渐消记忆的递归最小二乘法辨识模型参数,其中遗忘因子取λ＝0.999，递归最小二乘法表示为如下公式：