一种能体现减振系统性能的控制回路设计方法

摘要

一种能体现减振系统性能的控制回路设计方法，适用于安装在减振系统上的光电跟踪系统或雷达系统的控制系统的仿真或半实物仿真。针对仿真时减振系统与控制系统相对独立的建立、试验时光电跟踪系统需要固定在减振系统实物平台上的问题，在控制回路中用一个三阶系统作为受控对象，体现减振系统对光电跟踪系统控制回路的影响。具体实现方法为：以一个包含减振系统性能的三阶系统代替原来的一阶系统作为受控对象进行控制回路设计，可在仿真或实际系统的控制回路中实现。

权利要求

1.一种能体现减振系统性能的控制回路设计方法，其特征在于实现步骤如下：(1)测量或计算光电跟踪系统的方位系统或俯仰系统的转动惯量Jm、电动机和负载折合到电动机轴上的粘性摩擦系数fm，在地基光电跟踪系统中，控制系统的受控对象为：

Cm：电动机的转矩系数；

Ce：电动机的反电势系数；

Ra：电动机的电枢电路电阻；

s：拉普拉斯变换算子；

(2)测量或计算光电跟踪系统基座及与其刚性连接的减振系统部分绕方位轴的转动惯量Ji、减振系统的粘性摩擦系数fi、减振系统沿转轴方向上的刚度系数G；对于俯仰系统，Ji为光电跟踪系统的跟踪架除去俯仰的旋转部分后与其刚性连接的减振系统部分绕俯仰轴的转动惯量；

减振系统平台上光电跟踪系统的受控对象，等效为地基平台上光电跟踪系统中控制系统的受控对象：F(s)＝RaJmJis3+(RaJmfi+RafmJi+JiCeCm+JmCeCm)s2+(RaJmG+Rafmfi+fiCeCm)s+RafmG+CeCmG(3)在仿真或试验中，用步骤(2)中的新的受控对象代替步骤(1)中的受控对象，即实现对减振系统平台上光电跟踪系统的仿真或半实物仿真，且通过改变减振系统的参数验证安装不同减振系统后的控制效果。

说明书

一种能体现减振系统性能的控制回路设计方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种能体现减振系统性能的控制回路设计方法，具体的说，就是针对仿真时减振系统与控制系统相对独立的建立、试验时光电跟踪系统需要固定在减振系统实物模型上的问题，实现在控制系统中体现减振系统性能，在地基光电跟踪系统上实现对安装在减振系统平台上光电跟踪系统的半实物仿真。

背景技术

[0002] 为提高光电跟踪系统的机动性，需要把光电跟踪系统安装在运动平台上工作，同时为了保证光电跟踪系统的安全可靠，通常光电跟踪系统通过减振系统固定在运动平台上，以降低运动平台上的振动和冲击对光电跟踪系统的影响。安装在减振系统上的光电跟踪系统，其控制回路的受控对象发生了变化。进行系统仿真和半实物仿真，是保证系统的研制进度和成功率的必要手段。目前，仿真系统主要是在MATLAB中进行，在Simulink模块建立控制回路，在SimMechanics模块中建立减振系统模型，总的来说，仿真模型的建立过程比较复杂；以光电跟踪系统为实物来仿真减振系统平台上光电跟踪系统的半实物仿真还未见相关报导。把减振系统对光电跟踪系统控制回路的影响直接反应到受控对象中，可以简化仿真模型的建立，也可以进行半实物仿真，对减振系统平台上光电跟踪系统的研制具有重要意义。

发明内容

[0003] 本发明要解决的技术问题是：简化减振系统平台上光电跟踪系统的仿真模型，在地基平台上的光电跟踪系统中实现对减振系统平台上光电跟踪系统的半实物仿真。

[0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种能体现减振系统性能的控制回路设计方法，其特征在于实现步骤如下：

[0005] （1）测量或计算光电跟踪系统的方位（或俯仰）系统的转动惯量Jm、电动机和负载折合到电动机轴上的粘性摩擦系数fm。

[0006] 在地基光电跟踪系统中，控制系统的受控对象为：

[0007]

[0008] Cm：电动机的转矩系数；

[0009] Ce：电动机的反电势系数；

[0010] Ra：电动机的电枢电路电阻；

[0011] s：拉普拉斯变换算子；

[0012] （2）测量或计算光电跟踪系统基座及与其刚性连接的减振系统部分绕方位轴的转动惯量Ji（对于俯仰系统，Ji为光电跟踪系统的跟踪架除去俯仰的旋转部分后，及与其刚性连接的减振系统部分绕俯仰轴的转动惯量）、减振系统的粘性摩擦系数fi、减振系统沿转轴方向上的刚度系数G。

[0013] 减振系统平台上光电跟踪系统的受控对象，可以等效为地基平台上光电跟踪系统中控制系统的受控对象为：

[0014]3 2

[0015] F(s)＝RaJmJis+(RaJmfi+RafmJi+JiCeCm+JmCeCm)s

[0016] +(RaJmG+Rafmfi+fiCeCm)s+RafmG+CeCmG

[0017] （3）在仿真或试验中，用（2）中的受控对象代替（1）中的受控对象，即可实现对减振系统平台上光电跟踪系统的仿真或半实物仿真，且可方便的通过改变减振系统的参数验证安装不同减振系统后的控制效果。

[0018] 本发明与现有技术相比有以下优点：本发明把减振系统对光电跟踪系统控制回路的影响，等效为地基平台上光电跟踪系统电动机控制模型发生改变；通过受控对象模型的改变，实现减振系统对光电跟踪系统控制回路的影响的仿真，或地基光电跟踪系统上实现减振系统对光电跟踪系统控制回路的影响的半实物仿真；同时简化了减振系统平台光电跟踪系统的仿真模型，也克服了在减振系统平台上进行光电跟踪系统试验需要减振系统实物模型的缺陷，及实物减振系统模型参数改变受到限制的缺陷。

附图说明

[0019] 图1为光电跟踪系统的控制回路示意图。

具体实施方式

[0020] 下面结合具体实施方式详细介绍本发明。

[0021] 本发明方法，以方位系统为例（俯仰系统的方法和方位系统的方法相同），具体实施如下：

[0022] （1）测量或计算光电跟踪系统的方位系统的转动惯量Jm、电动机和负载折合到电动机轴上的粘性摩擦系数fm。

[0023] 在地基光电跟踪系统中，控制系统的受控对象为：

[0024]

[0025] Cm：电动机的转矩系数；

[0026] Ce：电动机的反电势系数；

[0027] Ra：电动机的电枢电路电阻；

[0028] s：拉普拉斯变换算子；

[0029] （2）测量或计算光电跟踪系统基座及与其刚性连接的减振系统部分绕方位轴的转动惯量Ji、减振系统的粘性摩擦系数fi、减振系统沿转轴方向上的刚度系数G。

[0030] 减振系统平台上光电跟踪系统的受控对象，可以等效为地基平台上光电跟踪系统中控制系统的受控对象为：

[0031]

[0032] F(s)＝RaJmJis3+(RaJmfi+RafmJi+JiCeCm+JmCeCm)s2

[0033] +(RaJmG+Rafmfi+fiCeCm)s+RafmG+CeCmG

[0034] （3）在仿真或试验中，用（2）中的受控对象代替（1）中的受控对象，如图1所示，即可实现对减振系统平台上光电跟踪系统的仿真或半实物仿真，且可方便的通过改变减振系统的参数验证安装不同减振系统后的控制效果。

[0035] 由以上可知，本发明简化了减振系统平台上光电跟踪系统的仿真模型；可在地基平台光电跟踪系统上完成对减振系统平台上光电跟踪系统的半实物仿真。