[发明专利]一种基于自抗扰控制技术的坦克炮控伺服控制方法

摘要

本发明提出一种基于自抗扰控制技术的坦克炮控伺服控制方法，能够提高火控系统动态射击精度和武器稳定精度。第一步：建立大口径火炮炮塔控制模型；第二步：根据第一步中建立的控制模型，设计基于自抗扰控制技术水平向稳定器中的跟踪微分控制器；第三步：根据第一步中提出的大口径火炮炮塔控制模型，设计如下三阶扩张状态观测器（ESO），用来实时估计系统的扰动并实时给予补偿；第四步：根据上述得到的大口径火炮炮塔控制模型和得到误差e1及误差的微分e2：第五步：设计出非线性反反馈律后，根据自抗扰控制原理得到系统控制律。

主权项

基于自抗扰控制技术的坦克炮控伺服控制方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步：建立大口径火炮炮塔控制模型，其控制模型如下描述： x 1 = y x · 1 = x 2 x · 2 = f ( x 1 , x 2 , ω ( t ) , t ) + bu 其中，x1,x2是状态向量，y是输出变量，u是控制变量，b是放大倍数，w(t)是系统的外部干扰，f(x1,x2,w(t),t)代表系统的总扰动，包括内扰和外扰；第二步：根据第一步中建立的控制模型，设计基于自抗扰控制技术水平向稳定器中的跟踪微分控制器，该跟踪微分器中： x · 1 = x 2 x · 2 = fhan ( x 1 - rin , x 2 , r , h ) 其中fhan(x1‑rin、x2、rh)： d = rh , d 0 = hd , y = ( x 1 - v ) + hx 2 , a 0 = d 2 + 8 r | y | a = x 2 + ( a 0 - d ) 2 sign ( y ) , | y | > d 0 x 2 + y h , | y | > d 0 fhan = - rsign ( a ) , | a | > d r a d , | a | ≤ d 其中，r是带调参数，h是滤波因子，rin是系统的参考输入，x1用来跟踪输入信号，同时，x2得到输入信号的近似微分信号；第三步：根据第一步中提出的大口径火炮炮塔控制模型，设计如下三阶扩张状态观测器（ESO），用来实时估计系统的扰动并实时给予补偿： e = z 1 - yout z · 1 = z 2 - b 1 e z · 2 = z 3 - b 2 fal 1 + b 0 u z · 3 = - b 3 fal 2 其中， fal 1 = e n 1 - m 1 , | e | ≤ n | e | m 1 sign ( e ) , | e | > n fal 2 = e n 1 - m 2 , | e | ≤ n | e | m 2 sign ( e ) , | e | > n 其中，z1、z2、z3是扩张状态观测器的输出，x1、x2是系统状态，z1跟踪系统的状态x1,z2跟踪系统的状态x2,z3是估计系统的内部扰动和外部扰动，b1,b2,b3是状态观测器的设计参数，也是系统中主要调节的三个参数，由系统的状态所决定，e是状态误差，yout是系统的输出，u是系统的控制量；第四步：根据上述得到的大口径火炮炮塔控制模型和z1,z2，得到误差e1及误差的微分e2： e 1 = x 1 - z 1 e 2 = x 2 - z 2 得到的非线性反馈如下：u0＝fal1b01+fal2b02其中，b01,b02是比例系数，fal1,fal2是非线性函数，其表达式如下： fal 1 = e 1 n 1 - m 1 , | e 1 | ≤ n | e 1 | m 1 sign ( e 1 ) , | e 1 | > n fal 2 = e 2 n 1 - m 2 , | e 2 | ≤ n | e 2 | m 2 sign ( e 2 ) , | e 2 | > n 第五步：设计出非线性反反馈律后，根据自抗扰控制原理得到系统控制律为：u＝u0‑z3/b0其中b0是系统对象放大倍数的估计值。