CN110943659B - 一种激光终端粗指向机构工作模式识别及位置控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光终端粗指向机构工作模式识别及位置控制系统，包括：参考电压输出模块，用于生成粗指向机构电机d轴和q轴参考电压；旋转坐标反变换模块，用于将粗指向机构电机d轴和q轴参考电压进行旋转坐标反变换，生成粗指向机构电机α轴和β轴参考电压；调制模块，用于将粗指向机构电机α轴和β轴参考电压进行脉宽调制，生成脉冲；全桥逆变驱动模块，用于根据脉冲，将直流输入电压转换成三相电压；永磁同步电机，用于在三相电压控制下输出驱动力矩；轴系及负载，用于在驱动力矩作用下进行相应的转动。本发明解决了传统PID控制方法无法兼顾动态响应快以及阶跃响应无超调的不足。

Description

一种激光终端粗指向机构工作模式识别及位置控制系统

技术领域

本发明属于卫星激光通信技术领域，尤其涉及一种激光终端粗指向机构工作模式识别及位置控制系统。

背景技术

卫星激光通信和现有的射频通信相比具有传输速率高、通信容量大、体积小、重量轻、高保密性等诸多优势，被认为是实现星间高速通信的最优方案，国际上已经有许多国家相继开展了大量的空间激光通信等相关领域的研究工作。在卫星激光通信终端中粗指向跟踪系统扮演着极为重要的角色，是星间激光通信成败的关键技术之一。作为考量动态性能的跟踪误差以及稳态性能的指向精度成为其中最为重要的指标之一。

激光通信终端多包含跟瞄系统以导引光束，使之迅速发现并精确跟踪目标。这种捕获、跟踪和瞄准技术简称ATP(Acquisition、Tracking and Pointing)技术。ATP的工作过程主要分为初始指向、快速捕获、粗精跟踪和动态通信等四个重要阶段，其中粗跟踪装置(Coarse Pointing Assembly，简称CPA)是ATP跟踪分系统的外环，具体部分由粗跟踪探测器、粗跟踪伺服控制器、粗跟踪伺服转台构成。它在系统成功捕获后，快速实现动态粗跟踪。CPA具有较大的跟踪视场、较大的负载和较低的跟踪带宽，可保证光束进入精跟踪视场，由精跟踪装置(Fine Pointing Assembly，简称FPA)实现最终光通信链路的建立。

粗指向机构采用双轴结构，两轴都采用永磁同步电机直接驱动，进行高精度指向和跟踪控制需要实现闭环控制。永磁同步电机闭环控制中，需要完成测角传感器和绕组电流的高速、高精度采样，控制算法中需进行复杂的坐标变换，进而实现机构的位置、转速、电流的多环闭环控制。在粗指向机构高精度闭环驱动控制过程中，为了保证快速实现光路闭环，既要求机构控制具有快速性，能够迅速的实现光路跟踪，又要求机构捕获到光后实现无超调。采用传统的PID调节器控制方法具有简单、稳定性好、可靠性高等优点，但是不能实现控制器参数根据不同的需求进行整定，固定的PID参数往往只能满足单一的指标要求，而不能同时兼顾系统响应迅速以及阶跃无超调的要求。随着模糊控制、神经网络和遗传算法等理论的发展，传统PID控制器与这些新理论的结合也诞生了相当数量的新型控制器，比如模糊PID控制器、单神经元PID控制器、内模PID控制器和滑模变结构PID控制器等，尽管这些新型的控制器在一定程度上提高了控制的性能指标，但是存在运算量大、参数调整不方面和控制结构复杂等缺点，因此在可靠性要求较高的工程应用上并不普遍。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种激光终端粗指向机构工作模式识别及位置控制系统，结构简单、参数调整方便，能满足目前处理器的实时控制需求。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种激光终端粗指向机构工作模式识别及位置控制系统，包括：

参考电压输出模块，用于根据接收到的位置指令，生成粗指向机构电机d轴参考电压和粗指向机构电机q轴参考电压；

旋转坐标反变换模块，用于将粗指向机构电机d轴参考电压和粗指向机构电机q轴参考电压进行旋转坐标反变换，生成粗指向机构电机α轴参考电压和粗指向机构电机β轴参考电压；

调制模块，用于将粗指向机构电机α轴参考电压和粗指向机构电机β轴参考电压进行脉宽调制，生成全桥逆变所需要的脉冲；

全桥逆变驱动模块，用于根据全桥逆变所需要的脉冲，将直流输入电压转换成永磁同步电机所需要的三相电压；

永磁同步电机，用于在三相电压控制下进行转动，输出驱动力矩；

轴系及负载，用于在驱动力矩作用下进行相应的转动。

在上述激光终端粗指向机构工作模式识别及位置控制系统中，参考电压输出模块，包括：

d轴参考电压输出子模块，用于根据粗指向机构电机电流和励磁电流给定值，生成粗指向机构电机d轴参考电压并输出；

q轴参考电压输出子模块，用于根据位置指令和粗指向机构电机电流，生成粗指向机构电机q轴参考电压并输出。

在上述激光终端粗指向机构工作模式识别及位置控制系统中，d轴参考电压输出子模块，包括：

电流采样单元，用于检测得到粗指向机构电机电流，并输出；

旋转坐标变换单元，用于对电流采样单元输出的粗指向机构电机电流进行矢量计算，输出两相静止坐标系下的电流分量；其中，所述电流分量，包括：粗指向机构电机励磁电流采样值和粗指向机构电机力矩电流采样值；

励磁电流校正单元，用于根据励磁电流给定值和粗指向机构电机励磁电流采样值，进行电流闭环控制，生成粗指向机构电机d轴参考电压并输出。

在上述激光终端粗指向机构工作模式识别及位置控制系统中，q轴参考电压输出子模块，包括：

工作模式识别单元，用于对接收到的位置指令进行解析，确定粗指向机构的当前工作模式；

光电编码器单元，用于检测并输出粗指向机构电机角位置；

变参数PID位置调节器单元，用于选择与所述当前工作模式对应匹配的控制器参数；根据控制器参数、粗指向机构电机角位置和位置指令，进行角速度给定解算，输出角速度给定值；

速度检测计算单元，用于对光电编码器单元输出的粗指向机构电机角位置进行差分，得到粗指向机构电机角速度并输出；

速度校正单元，用于接收由速度检测计算单元输出的粗指向机构电机角速度和变参数PID位置调节器单元输出的角速度给定值，进行速度环路的校正计算，得到粗指向机构电机力矩电流给定值；

力矩电流校正单元，用于根据速度校正单元输出的粗指向机构电机力矩电流给定值和旋转坐标变换单元输出的粗指向机构电机力矩电流采样值，进行电流闭环控制，生成粗指向机构电机q轴参考电压并输出。

在上述激光终端粗指向机构工作模式识别及位置控制系统中，粗指向机构的工作模式，包括：初始定位工作模式、快速扫描工作模式和稳定跟踪工作模式。

在上述激光终端粗指向机构工作模式识别及位置控制系统中，工作模式识别单元，用于：

对接收到的位置指令进行差分和二次差分计算，得到差分计算结果：指令角速度预测结果

和指令角加速度预测结果

当

且

时，确定粗指向机构处于初始定位工作模式；否则，确定粗指向机构处于快速扫描工作模式或稳定跟踪工作模式；其中，Δ1表示预测角速度判断阈值，Δ2表示预测角加速度判断阈值。

在上述激光终端粗指向机构工作模式识别及位置控制系统中，

其中，T_s表示速度计算差分周期，z表示离散微分算子，k表示计算拍次，

表示输入角位置指令。

在上述激光终端粗指向机构工作模式识别及位置控制系统中，旋转坐标变换单元，用于：

对电流采样单元输出的粗指向机构电机电流进行矢量计算，得到永磁同步电机的定子三相电流i_a、i_b、i_c；

对三相电流i_a、i_b、i_c进行3/2坐标变换，得到两相静止坐标系下的电流分量i_α和i_β：

根据永磁同步电机转子旋转过的机械角度θ_m以及永磁同步电机的极对数P_n p_n，对两相静止坐标系下的电流分量i_α和i_β进行旋转坐标变换，得到同步旋转坐标系下的粗指向机构电机励磁电流采样值i_sd和粗指向机构电机力矩电流采样值i_sq：

其中，θ_e＝θ_m·P_n。

在上述激光终端粗指向机构工作模式识别及位置控制系统中，粗指向机构的传递函数描述如下：

其中，τ_θ表示位置环路等效惯性环节时间常数，s表示微分算子。

在上述激光终端粗指向机构工作模式识别及位置控制系统中，工作模式识别单元和变参数PID位置调节器单元的等效传递函数描述如下：

其中，k_p表示位置环路比例系数，k_i表示位置环路积分系数，k_d表示位置环路微分系数。

本发明具有以下优点：

(1)本发明公开了一种激光终端粗指向机构工作模式识别及位置控制系统，通过提取输入的位置控制指令的信息，对输入的位置控制指令进行微分和二次微分提前计算出指令角速度和指令角加速度，以识别粗指向机构当前所处的工作模式。针对不同的工作模式，设计相应的位置环路控制参数，解决了传统PID控制方法无法兼顾动态响应快以及阶跃响应无超调的不足。本方法发明可以应用到激光终端粗指向机构的研制及其他高性能跟踪伺服系统设计的场合

(2)本发明公开了一种激光终端粗指向机构工作模式识别及位置控制系统，通过解算上位机指令来识别控制对象粗指向机构所处的工作模式，进而实现变参数PID的控制策略，以解决控制对象响应的动态和稳态性能指标要求，显著提高了激光终端粗指向机构驱动控制性能，且实现简单，不需要增加额外的硬件，成本较低。

附图说明

图1是本发明实施例中一种伺服系统简化控制框图；

图2是本发明实施例中一种激光终端粗指向机构工作模式识别及位置控制系统的结构框图；

图3是本发明实施例中又一种激光终端粗指向机构工作模式识别及位置控制系统的结构框图；

图4是本发明实施例中一种粗指向机构的工作模式示意图；

图5是本发明实施例中一种粗指向机构角位置阶跃响应曲线示意图；

图6是本发明实施例中一种粗指向机构角位置正弦响应曲线示意图；

图7是本发明实施例中一种粗指向机构定位控制曲线示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明公开的实施方式作进一步详细描述。

实施例1

本发明实施例公开了一种激光终端粗指向机构工作模式识别及位置控制系统，不仅结构简单、参数调整方便，同时能满足目前处理器的实时控制需求。激光终端粗指向机构伺服控制采用的是位置回路、速度回路和电流回路三环控制，为了分析方便，本发明实施例所示的速度回路和电流回路均采用传统PI控制结构。本发明已成功应用于某高轨型号卫星激光通信分系统，取得了较好的控制效果。

为了分析方便，考虑电流环响应和速度环响应远比位置环响应快，即位置环截止频率远小于内环的控制带宽，可将速度环路和电流环路等效为增益为1的惯性环节，位置环对象环节近似等效为积分环节，因此，该控制系统简化控制框图如图1所示。

如图1，控制对象粗指向机构的传递函数描述如下：

其中，τ_θ表示位置环路等效惯性环节时间常数，s表示微分算子。

可以将位置环设计为比例积分环节(即，工作模式识别单元和变参数PID位置调节器单元的等效传递函数)：

其中，k_p表示位置环路比例系数，k_i表示位置环路积分系数，k_d表示位置环路微分系数。

在本实施例中，如图2，该激光终端粗指向机构工作模式识别及位置控制系统，包括：

参考电压输出模块15，用于根据接收到的位置指令，生成粗指向机构电机d轴参考电压和粗指向机构电机q轴参考电压。

旋转坐标反变换模块10，用于将粗指向机构电机d轴参考电压和粗指向机构电机q轴参考电压进行旋转坐标反变换，生成粗指向机构电机α轴参考电压和粗指向机构电机β轴参考电压。

调制模块11，用于将粗指向机构电机α轴参考电压和粗指向机构电机β轴参考电压进行脉宽调制，生成全桥逆变所需要的脉冲。

全桥逆变驱动模块12，用于根据全桥逆变所需要的脉冲，将直流输入电压转换成永磁同步电机13所需要的三相电压。

永磁同步电机13，用于在三相电压控制下进行转动，输出驱动力矩。

轴系及负载14，用于在驱动力矩作用下进行相应的转动。

实施例2

在本发明的实施例中，参考电压输出模块15具体可以包括：d轴参考电压输出子模块，用于根据粗指向机构电机电流和励磁电流给定值，生成粗指向机构电机d轴参考电压并输出；q轴参考电压输出子模块，用于根据位置指令和粗指向机构电机电流，生成粗指向机构电机q轴参考电压并输出。

在本发明的一优选实施例中，如图3，d轴参考电压输出子模块具体可以包括：

电流采样单元8，用于检测得到粗指向机构电机电流，并输出。

旋转坐标变换单元6，用于对电流采样单元8输出的粗指向机构电机电流进行矢量计算，输出两相静止坐标系下的电流分量。

在本实施例中，电流分量具体包括：粗指向机构电机励磁电流采样值和粗指向机构电机力矩电流采样值。

优选的，旋转坐标变换单元6具体用于：对电流采样单元8输出的粗指向机构电机电流进行矢量计算，得到永磁同步电机的定子三相电流i_a、i_b、i_c；对三相电流i_a、i_b、i_c进行3/2坐标变换，得到两相静止坐标系下的电流分量i_α和i_β：根据永磁同步电机12转子旋转过的机械角度θ_m以及永磁同步电机12的极对数P_n p_n，对两相静止坐标系下的电流分量i_α和i_β进行旋转坐标变换，得到同步旋转坐标系下的粗指向机构电机励磁电流采样值i_sd和粗指向机构电机力矩电流采样值i_sq。

其中：

θ_e＝θ_m·P_n

励磁电流校正单元9，用于根据励磁电流给定值和粗指向机构电机励磁电流采样值，进行电流闭环控制，生成粗指向机构电机d轴参考电压并输出。

在本发明的一优选实施例中，如图3，q轴参考电压输出子模块具体可以包括：

工作模式识别单元1，用于对接收到的位置指令进行解析，确定粗指向机构的当前工作模式。

在本实施例中，如图4，粗指向机构的工作模式，包括：初始定位工作模式、快速扫描工作模式和稳定跟踪工作模式。其中，初始指向需要实现无超调控制，快速扫描捕获和稳定跟踪需实现对输入信号的快速跟踪响应且需要保证极高的控制精度。通过对粗指向机构上述的工作特点分析，不同的工作模式完全依赖位置的输入给定，因此，可以通过此位置输入信号的特点来识别不同的工作模式。

光电编码器单元7，用于检测并输出粗指向机构电机角位置。

变参数PID位置调节器单元2，用于选择与所述当前工作模式对应匹配的控制器参数；根据控制器参数、粗指向机构电机角位置和位置指令，进行角速度给定解算，输出角速度给定值。

速度检测计算单元5，用于对光电编码器单元7输出的粗指向机构电机角位置进行差分，得到粗指向机构电机角速度并输出。

速度校正单元3，用于接收由速度检测计算单元5输出的粗指向机构电机角速度和变参数PID位置调节器单元2输出的角速度给定值，进行速度环路的校正计算，得到粗指向机构电机力矩电流给定值。

力矩电流校正单元4，用于根据速度校正单元3输出的粗指向机构电机力矩电流给定值和旋转坐标变换单元6输出的粗指向机构电机力矩电流采样值，进行电流闭环控制，生成粗指向机构电机q轴参考电压并输出。

实施例3

在本实施例中，针对识别出来的工作模式，并根据不同的动态指标要求选择不同的PID控制参数，当需要实现位置给定无超调指标时，选择一组动态性能较低的控制参数；当需要实现较低的跟踪误差时，则选择一组动态性能较低的控制参数，实现位置控制变参数PID控制的目的。下述对粗指向机构位置伺服系统进行分析。如图3，激光终端粗指向机构采用永磁同步电机直接驱动，进行高精度控制需要实现闭环控制。永磁同步电机闭环控制中，需要完成测角传感器和绕组电流的高速、高精度采样，控制算法中需进行复杂的坐标变换，进而实现机构的位置、转速、电流的多闭环控制。

采用本发明实施例所述的方案实现的粗指向机构角位置阶跃响应曲线如图5所示，采用本发明实施例所述的方案实现了角位置阶跃的无超调效果，超调量近似为0μrad。

采用本发明实施例所述的方案实现的粗指向机构角位置正弦响应曲线如图6所示。正弦跟踪过程中的最大误差约为14μrad，位置跟踪误差均方根值(RMS)约为8μrad。

采用本发明实施例所述的方案实现的粗指向机构定位控制曲线如图7所示，粗指向机构定位控制精度指标小于4μrad。

其中，该激光终端粗指向机构工作模式识别及位置控制系统的工作流程如下：

步骤一：对接收到的位置指令进行差分和二次差分计算，得到差分计算结果。

差分计算结果包括：指令角速度预测结果

和指令角加速度预测结果

指令角速度预测结果

指令角加速度预测结果

其中，T_s表示速度计算差分周期，z表示离散微分算子，k表示计算拍次，

表示输入角位置指令。

步骤二：定义预测角速度判断阈值Δ₁和预测角加速度判断阈值Δ₂，计算出位置环变PID控制参数向量因子如下所示：

其中，η为控制参数选择向量因子，物理意义表示粗指向机构当前控制模式。当

且

时，确定粗指向机构处于初始定位工作模式；否则，确定粗指向机构处于快速扫描工作模式或稳定跟踪工作模式。

步骤三：位置环变PID控制参数系数矩阵如下：

η取值由步骤三进行确定，k_p0、k_i0和k_d0表示η＝0时选取的位置PID控制器参数，k_p1、k_i1和k_d1表示η＝1时选取的位置PID控制器参数。

本实施例PID控制参数系数矩阵设计为：

步骤四：位置环路PID控制器的传递函数表述如下：

对上式进行离散化，可以得出位置环控制器的输出为如下所示：

其中，k_p，k_i，k_d取自矩阵F(η)，T_c为位置环控制周期，本用例为0.5ms。

步骤五：光电编码器单元7将检测到的永磁同步电机12转子旋转过的机械角度θ_m传输至速度检测计算单元5，速度检测计算单元5对机械角度θ_m进行差分计算，得到角速度反馈值ω_mf，角速度反馈值ω_mf与角速度指令值

进行比较，得到角速度速差值ω_e。

步骤六：角速度速差值ω_e经速度校正单元3调节后输出电流指令

和

(

一般设置为0)，电流指令值

和

分别与电流检测值i_sq和i_sd进行比较，得到电流差值i_sq_e和i_sd_e。

步骤七：电流差值i_sq_e和i_sd_e分别经过力矩电流校正单元4和励磁电流校正单元9调节后输出至旋转坐标反变换模块10，生成参考q轴电压

和d轴电压

步骤八：将参考电压

和

传输至调制模块11，由调制模块11计算得到三相PWM(Pulse Width Modulation，脉宽调制)占空比波形，并将PWM传输至全桥逆变驱动模块12，全桥逆变驱动模块12根据输入的PWM波形产生相应的电压波形，驱动永磁同步电机13运动，进而驱动轴系和负载14进行相应的转动。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (9)

1.一种激光终端粗指向机构工作模式识别及位置控制系统，其特征在于，包括：

参考电压输出模块，用于根据接收到的位置指令，生成粗指向机构电机d轴参考电压和粗指向机构电机q轴参考电压；

旋转坐标反变换模块，用于将粗指向机构电机d轴参考电压和粗指向机构电机q轴参考电压进行旋转坐标反变换，生成粗指向机构电机α轴参考电压和粗指向机构电机β轴参考电压；

调制模块，用于将粗指向机构电机α轴参考电压和粗指向机构电机β轴参考电压进行脉宽调制，生成全桥逆变所需要的脉冲；

全桥逆变驱动模块，用于根据全桥逆变所需要的脉冲，将直流输入电压转换成永磁同步电机所需要的三相电压；

永磁同步电机，用于在三相电压控制下进行转动，输出驱动力矩；

轴系及负载，用于在驱动力矩作用下进行相应的转动；

其中，

参考电压输出模块，包括：q轴参考电压输出子模块，用于根据位置指令和粗指向机构电机电流，生成粗指向机构电机q轴参考电压并输出；

q轴参考电压输出子模块，包括：

工作模式识别单元，用于对接收到的位置指令进行解析，确定粗指向机构的当前工作模式；

光电编码器单元，用于检测并输出粗指向机构电机角位置；

变参数PID位置调节器单元，用于选择与所述当前工作模式对应匹配的控制器参数；根据控制器参数、粗指向机构电机角位置和位置指令，进行角速度给定解算，输出角速度给定值；

速度检测计算单元，用于对光电编码器单元输出的粗指向机构电机角位置进行差分，得到粗指向机构电机角速度并输出；

速度校正单元，用于接收由速度检测计算单元输出的粗指向机构电机角速度和变参数PID位置调节器单元输出的角速度给定值，进行速度环路的校正计算，得到粗指向机构电机力矩电流给定值；

力矩电流校正单元，用于根据速度校正单元输出的粗指向机构电机力矩电流给定值和旋转坐标变换单元输出的粗指向机构电机力矩电流采样值，进行电流闭环控制，生成粗指向机构电机q轴参考电压并输出。

2.根据权利要求1所述的激光终端粗指向机构工作模式识别及位置控制系统，其特征在于，参考电压输出模块，还包括：d轴参考电压输出子模块，用于根据粗指向机构电机电流和励磁电流给定值，生成粗指向机构电机d轴参考电压并输出。

3.根据权利要求2所述的激光终端粗指向机构工作模式识别及位置控制系统，其特征在于，d轴参考电压输出子模块，包括：

电流采样单元，用于检测得到粗指向机构电机电流，并输出；

旋转坐标变换单元，用于对电流采样单元输出的粗指向机构电机电流进行矢量计算，输出两相静止坐标系下的电流分量；其中，所述电流分量，包括：粗指向机构电机励磁电流采样值和粗指向机构电机力矩电流采样值；

励磁电流校正单元，用于根据励磁电流给定值和粗指向机构电机励磁电流采样值，进行电流闭环控制，生成粗指向机构电机d轴参考电压并输出。

4.根据权利要求3所述的激光终端粗指向机构工作模式识别及位置控制系统，其特征在于，粗指向机构的工作模式，包括：初始定位工作模式、快速扫描工作模式和稳定跟踪工作模式。

5.根据权利要求4所述的激光终端粗指向机构工作模式识别及位置控制系统，其特征在于，工作模式识别单元，用于：

对接收到的位置指令进行差分和二次差分计算，得到差分计算结果：指令角速度预测结果

和指令角加速度预测结果

当

且

时，确定粗指向机构处于初始定位工作模式；否则，确定粗指向机构处于快速扫描工作模式或稳定跟踪工作模式；其中，Δ1表示预测角速度判断阈值，Δ2表示预测角加速度判断阈值。

6.根据权利要求5所述的激光终端粗指向机构工作模式识别及位置控制系统，其特征在于，

其中，T_s表示速度计算差分周期，z表示离散微分算子，k表示计算拍次，

表示输入角位置指令。

7.根据权利要求1所述的激光终端粗指向机构工作模式识别及位置控制系统，其特征在于，旋转坐标变换单元，用于：

对电流采样单元输出的粗指向机构电机电流进行矢量计算，得到永磁同步电机的定子三相电流i_a、i_b、i_c；

对三相电流i_a、i_b、i_c进行3/2坐标变换，得到两相静止坐标系下的电流分量i_α和i_β：

根据永磁同步电机转子旋转过的机械角度θ_m以及永磁同步电机的极对数P_n，对两相静止坐标系下的电流分量i_α和i_β进行旋转坐标变换，得到同步旋转坐标系下的粗指向机构电机励磁电流采样值i_sd和粗指向机构电机力矩电流采样值i_sq：

8.根据权利要求1所述的激光终端粗指向机构工作模式识别及位置控制系统，其特征在于，粗指向机构的传递函数描述如下：

其中，τ_θ表示位置环路等效惯性环节时间常数，s表示微分算子。

9.根据权利要求8所述的激光终端粗指向机构工作模式识别及位置控制系统，其特征在于，工作模式识别单元和变参数PID位置调节器单元的等效传递函数描述如下：

其中，k_p表示位置环路比例系数，k_i表示位置环路积分系数，k_d表示位置环路微分系数。

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