CN109581889B - 基于Matlab平台实现的复合轴控制系统超调控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于Matlab平台实现的复合轴控制系统超调控制方法，属于复合轴控制技术领域。本发明的复合轴控制系统在给定输入信号x时，根据目标位置设计一个预先瞄准的过程，即在输入信号与复合轴控制系统的后续环节之间设置一个预瞄模块，将预瞄模块的输出y代替给定输入信号x作为复合轴控制系统的输入信号，当目标在跟踪视场范围内时，再启用快速反射镜进行高精度跟踪补偿，速度使Matlab平台下的仿真模型更接近实际系统，解决了现有复合轴控制系统超调现象严重的问题。

Description

基于Matlab平台实现的复合轴控制系统超调控制方法
技术领域
本发明属于复合轴控制技术领域，具体涉及一种基于Matlab平台实现的复合轴控制系统超调控制方法。
背景技术
复合轴控制是近年来一种新兴的控制方法，其主要借助快速反射镜响应快、精度高的特点补偿常规控制系统残留的偏差。在复合轴控制中，常规控制系统作为主控系统(主轴)，包含快速反射镜的控制系统作为子控系统(子轴)，但现有技术中，由于采用复合轴控制的跟踪瞄准装置在给定输入信号时，没有根据目标位置设计一个预先瞄准的过程，因此超调现象严重。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何解决现有复合轴控制系统超调现象严重的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于Matlab平台实现的复合轴控制系统超调控制方法，包括以下步骤：
复合轴控制系统在给定输入信号x时，根据目标位置设计一个预先瞄准的过程，即在输入信号与复合轴控制系统的后续环节之间设置一个预瞄模块，将预瞄模块的输出y代替给定输入信号x作为复合轴控制系统的输入信号。
优选地，预瞄模块的输出y的计算过程为：
设复合轴控制系统中的位置控制器、速度控制器均使用PI控制器，则首先设置复合轴控制系统的外置参数：PI控制器常值增益为kSP、积分增益为kSI，电机的电气时间常数为Te、机械时间常数为Tm；
然后设置主轴速度环前向通道函数Gv：
Figure BDA0001906237380000021
求得主轴速度环闭环传递函数GvB：
GvB＝feedback(Gv,1) (2)
feedback()为matlab的m文件中的函数；
利用输入信号x得到输出信号u：
u＝GvB·x (3)
进而求得偏差e：
e＝x-u (4)
最终得到所述预瞄模块的输出y：
Figure BDA0001906237380000022
优选地，外界参数Te＝1.5×10-3。
优选地，Tm＝0.22。
优选地，kSP＝3,kSI＝12。
(三)有益效果
本发明的复合轴控制系统在给定输入信号x时，根据目标位置设计一个预先瞄准的过程，即在输入信号与复合轴控制系统的后续环节之间设置一个预瞄模块，将预瞄模块的输出y代替给定输入信号x作为复合轴控制系统的输入信号，当目标在跟踪视场范围内时，再启用快速反射镜进行高精度跟踪补偿，速度使Matlab平台下的仿真模型更接近实际系统，解决了现有复合轴控制系统超调现象严重的问题。
附图说明
图1是本发明的复合轴控制系统Matlab结构框图；
图2是本发明的预瞄模块Matlab结构框图；
图3是带有预瞄模块Matlab仿真图；
图4是无预瞄模块Matlab仿真图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本发明的复合轴控制系统Matlab结构框图如图1所示，复合轴控制系统在给定输入信号x时，根据目标位置设计一个预先瞄准的过程，即在输入信号与复合轴控制系统的后续环节之间设置一个预瞄模块，将预瞄模块的输出y代替给定输入信号x作为复合轴控制系统的输入信号，当目标在跟踪视场范围内时，再启用快速反射镜进行高精度跟踪补偿，速度使Matlab平台下的仿真模型更接近实际系统，解决现有复合轴控制系统超调现象严重的问题。
因此，本发明设计的一种基于Matlab平台实现的复合轴控制系统超调控制方法，包括以下步骤：
设复合轴控制系统中的位置控制器、速度控制器均使用PI控制器，则首先设置复合轴控制系统的外置参数：PI控制器常值增益为kSP、积分增益为kSI，电机的电气时间常数为Te、机械时间常数为Tm；
然后设置主轴速度环前向通道函数Gv：
Figure BDA0001906237380000041
求得主轴速度环闭环传递函数GvB：
GvB＝feedback(Gv,1) (2)
feedback()为matlab的m文件中的函数；
利用输入信号x得到输出信号u：
u＝GvB·x (3)
进而求得偏差e：
e＝x-u (4)
最终得到预瞄模块的输出y：
Figure BDA0001906237380000042
本实施例中，设置外界参数Te＝1.5×10-3，Tm＝0.22，kSP＝3,kSI＝12，给定输入信号x。按照公式(1)搭建如图2所示的预瞄模块Matlab\simulink结构框图，按照公式(5)编写图2中的“premove”模块，即预瞄模块。搭建好后运行仿真程序，可以得到如图3所示的仿真图。对比无预瞄模块的仿真曲线(图4)，无预瞄模块的仿真曲线带有明显的超调，实际工程中不可能出现此现象，而带有预瞄模块的仿真曲线更接近实际工程情况。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于Matlab平台实现的复合轴控制系统超调控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
复合轴控制系统在给定输入信号x时，根据目标位置设计一个预先瞄准的过程，即在输入信号与复合轴控制系统的后续环节之间设置一个预瞄模块，将预瞄模块的输出y代替给定输入信号x作为复合轴控制系统的输入信号；
预瞄模块的输出y的计算过程为：
设复合轴控制系统中的位置控制器、速度控制器均使用PI控制器，则首先设置复合轴控制系统的外置参数：PI控制器常值增益为kSP、积分增益为kSI，电机的电气时间常数为Te、机械时间常数为Tm；
然后设置主轴速度环前向通道函数Gv：
Figure FDA0003039835780000011
求得主轴速度环闭环传递函数GvB：
GvB＝feedback(Gv,1) (2)
feedback()为matlab的m文件中的函数；
利用输入信号x得到输出信号u：
u＝GvB·x (3)
进而求得偏差e：
e＝x-u (4)
最终得到所述预瞄模块的输出y：
Figure FDA0003039835780000021
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，电机的电气时间常数Te＝1.5×10-3。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，Tm＝0.22。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，kSP＝3,kSI＝12。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN101446676A (zh) * 2009-01-04 2009-06-03 上海大学 用于无线光通信中的光接收天线
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机载激光武器跟踪瞄准精度、误差源及控制分析;聂光戌等;《电光与控制》;20140131;第21卷(第1期);正文第2-5章 *

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