航空相机镜筒位置控制的扰动估计与补偿

• 作者: 修吉宏 李军 杨秀丽 陈黎 黄浦
• 来源期刊: 光学精密工程
• 学科: 工学
• 关键词: 航空相机 镜筒 自抗扰控制 扰动估计 扰动补偿 扩张状态观测器
• 年，卷（期）: 2012,（4）
• 所属期刊栏目: 微纳技术与精密机械
• 页码范围: 803-810
• 分类号: TP273|V447.3
• 字数: 4833字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/OPE.20122004.0803

摘要

在航空相机镜筒速度内环设计了自抗扰控制器,以减小镜筒内偏心凸轮机构的运动对镜筒的扰动.采用扩张状态观测器对扰动进行实时估计,并生成扰动补偿量抵消扰动的影响.首先,分析了凸轮机构的运动对镜筒扰动的特点.然后,建立了镜筒的数学模型,基于带宽的单参数化设计思想设计了扩张状态观测器及带扰动补偿的控制律,设计了镜筒位置控制器.最后,在镜筒上对控制器的抗扰动性能进行了验证,并与目前航空相机常用的一阶平方滞后超前校正法进行了比较.结果表明,采用自抗扰控制能将凸轮机构对镜筒的扰动偏差减小为传统方法的50％左右.在提高系统抗扰动性能的同时,控制器增益减小约2个数量级,大大降低了对控制器增益的要求,提高了系统的稳定性,对改善航空相机控制系统的抗扰动性能及降低控制器设计难度具有较高的实用价值.