一種基於自抗擾的天線位置控制方法
2023-11-03 03:07:17
一種基於自抗擾的天線位置控制方法
【專利摘要】本發明提供一種基於自抗擾的天線位置控制方法，所述方法包括：利用電機的電壓平衡方程和轉矩平衡方程，建立天線位置控制系統的數學模型；根據所述天線位置控制系統的數學模型，確定天線位置控制系統的狀態方程，並建立二階擴張狀態觀測器，其中，天線實際位置角度為所述狀態方程的狀態量；預設天線位置控制角度，比例微分器接收到天線位置控制指令後，對預設的天線位置控制角度進行處理，同時，所述二階擴張狀態觀測器實時估測天線位置控制系統的擾動，並將補償值實時反饋給所述比例微分器，以輸出天線位置控制信號，控制天線指向；本發明可以提高測控天線的抗幹擾能力、降低天線系統的超調量。
【專利說明】一種基於自抗擾的天線位置控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及太空飛行器測控領域，特別涉及一種基於自抗擾的天線位置控制方法。
【背景技術】
[0002] 隨著我國航天事業的飛速發展，月球和深空探測等新型和高密度太空飛行器發射任務 對測控天線總控制系統提出了更高的指標要求，不僅要有更高的跟蹤精度，良好的動態性 能，較好的低速平穩性，還應有更好的抗幹擾能力和可靠性。
[0003] 目前，公知的天線位置控制普遍採用PID控制器，其核心思想是利用反饋誤差調 節系統，直接處理誤差反饋信號，但是直接處理誤差反饋信號將導致系統要求達到的快速 響應與平穩性間的矛盾、消除輸入與輸出誤差與處理誤差信號時引入噪聲間的矛盾等等； 且PID控制器對系統參數的改變和內、外幹擾適應性較差，在複雜環境幹擾下一次性整定 得到的PID參數不能保證其控制效果長期穩定地保持最佳狀態。
[0004] 基於此，現有技術確實有待於改進。
【發明內容】
[0005] 本發明需解決的技術問題是提供一種天線位置控制方法，以提高測控天線的抗幹 擾能力、降低天線系統的超調量。
[0006] 為了解決上述問題，本發明提供一種基於自抗擾的天線位置控制方法，其採用的 技術方案如下：
[0007] S1、利用電機的電壓平衡方程和轉矩平衡方程，建立天線位置控制系統的數學模 型；
[0008] S2、根據所述天線位置控制系統的數學模型，確定天線位置控制系統的狀態方程， 並建立二階擴張狀態觀測器，其中，天線實際位置角度為所述狀態方程的狀態量；
[0009] S3、預設天線位置控制角度，比例微分器接收到天線位置控制指令後，對預設的天 線位置控制角度進行處理，同時，所述二階擴張狀態觀測器實時估測天線位置控制系統的 擾動，並將補償值實時反饋給所述比例微分器，以輸出天線位置控制信號，控制天線指向。
[0010] 優選的，所述步驟S1中根據電機的電壓平衡方程和轉矩平衡方程，得到的天線位 置控制系統的數學模型為：
[0011]
【權利要求】
1. 一種基於自抗擾的天線位置控制方法，其特徵在於，所述方法包括： 51、 利用電機的電壓平衡方程和轉矩平衡方程，建立天線位置控制系統的數學模型； 52、 根據所述天線位置控制系統的數學模型，確定天線位置控制系統的狀態方程，並建 立二階擴張狀態觀測器，其中，天線實際位置角度為所述狀態方程的狀態量； 53、 預設天線位置控制角度，比例微分器接收到天線位置控制指令後，對預設的天線位 置控制角度進行處理，同時，所述二階擴張狀態觀測器實時估測天線位置控制系統的擾動， 並將補償值實時反饋給所述比例微分器，以輸出天線位置控制信號，控制天線指向。
2. 如權利要求1所述的基於自抗擾的天線位置控制方法，其特徵在於，所述步驟S1中 根據電機的電壓平衡方程和轉矩平衡方程，得到的天線位置控制系統的數學模型為：
其中，Ua為電機電樞端電壓，為電機反電勢係數，九為電機軸旋轉角速度，Ra為電機 電樞迴路總電阻，Ia為電機電樞電流，La為電機電樞迴路總電感，Κπ為電機力矩係數，N為 齒輪箱變比，為天線負載折算到電機軸輸出端力矩，J m為電機軸轉動慣量，I為電機軸旋 轉角加速度，Ja為天線轉動慣量，良為天線實際旋轉角加速度，Θ a為天線實際旋轉角度，Kg 為齒輪箱輸出軸端等效剛度。
3. 如權利要求2所述的基於自抗擾的天線位置控制方法，其特徵在於，所述步驟S2進 一步包括： 521、 定義天線位置控制系統的狀態量，其表達式如下：
其中，y是輸出量，Χι，χ2均為狀態量，且Xl為天線實際旋轉角度θ a，x2為擴張狀態量； d為天線位置控制系統的擾動量； 522、 根據所述天線位置控制系統的狀態量，確定天線位置控制系統的狀態方程，其表 達式如下：
其中4是Xl的一階微分值、紅是χ2的一階微分值，ug為天線位置控制信號，ξ為d的 估測值，h為Ug的係數； 根據所述天線位置控制系統的數學模型，確定天線位置控制系統的狀態方程中k的表 達式為：
其中，k為位置環路的比例係數； S23、根據所述天線位置控制系統的狀態方程，建立二階擴張狀態觀測器，其表達式如 下：
其中，e是狀態誤差，Zl，z2是二階擴張狀態觀測器的輸出，且Zl是狀態量 Xl的估測值， z2是狀態量x2的估測值，是二階擴張狀態觀測器帶寬。
4.如權利要求3所述的基於自抗擾的天線位置控制方法，其特徵在於，所述步驟S3中， 所述比例微分器傳遞函數為： Cpd 一 kP+kD · s 相應的，所述天線位置控制信號的表達式為：
其中，kp為比例係數，kD為微分係數；Θ ^為預設天線位置控制角度，麼天線實際旋轉角 速度。
【文檔編號】G05D1/08GK104090577SQ201410281588
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年6月18日 優先權日:2014年6月18日
【發明者】邱德敏, 劉光平, 周滌宇, 譚甲坤, 孫清 申請人:中國人民解放軍63756部隊