高精度稳定平台伺服系统的自抗扰控制
单轴稳定平台的自抗扰控制器设计
电气传动2023年第53卷第12期ELECTRIC DRIVE 2023Vol.53No.12摘要：制导火箭弹中，常采用永磁同步电动机（PMSM ）直驱稳定平台的控制方式实现稳定平台的解旋控制。
自抗扰控制器（ADRC ）算法中的扩张状态观测器（ESO ）不依赖于控制系统的精确模型，能够实时估计载体转速和一些不确定的扰动。
依据自抗扰控制技术，设计了单轴稳定平台的ADRC ，对控制器优化处理，并进行了Matlab 仿真以及实验验证。
结果表明，该系统具有较强抗干扰能力及较高的控制品质。
关键词：永磁同步电动机；单轴稳定平台；自抗扰控制器；仿真中图分类号：TP273文献标识码：ADOI ：10.19457/j.1001-2095.dqcd25096Design of ADRC Based on Single -axis Stable PlatformLIU Erhao ，WANG Junqing ，QIAO Lili（Xi ’an Shuoyuan Optoelectronic Technology Co.，Ltd.，Xi ’an 710000，Shaanxi ，China ）Abstract:Permanent magnet synchronous motor （PMSM ）driving stable platform directly is often used in guided rockets to realize the decoupling control of stable platform.Due to the extended state observe （ESO ）contained in the active disturbance rejection controller （ADRC ），it can accurately estimate the speed of the rotated carrier and the uncertain disturbances accurately without requiring exact mathematic model of system.Based on active disturbance rejection control technique ，an ADRC for single-axis stable platform was designed ，and optimized the controller.The Matlab simulation and experimental verification show that the system has strong anti-interference ability and high control quality.Key words:permanent magnet synchronous motor （PMSM ）；single-axis stable platform ；active disturbance rejection controller （ADRC ）；simulation作者简介：刘二豪（1987—），男，硕士，工程师，研究方向为高精度机电伺服控制；Email ：单轴稳定平台的自抗扰控制器设计刘二豪，王俊清，乔丽丽（西安硕源光电科技有限公司，陕西西安710000）稳定平台用于隔离载体扰动，精确保持载体动态姿态基准，使平台稳定在惯性空间，并保证平台的设备能够正常工作。
惯性平台稳定回路的自抗扰控制
第12卷第6期中国惯性技术学报 2004年12月文章编号：1005-6734(2004)06-0048-04惯性平台稳定回路的自抗扰控制牛 立1，李 莉2，庄良杰1(1.天津航海仪器研究所，天津 300131；2.天津职业技术师范学院，天津300193)摘要：讨论了惯性平台稳定回路自抗扰控制的设计问题。
平台稳定系统要求响应速度快，抗干扰能力强，稳态精度高等优良特性。
但这些性能指标之间是有矛盾的。
采用经典的控制方法综合设计校正时，往往取折中的方案，很难兼顾所有的性能。
仿真结果表明，用自抗扰控制方法设计控制规律，其稳定回路跟踪能力和抗干扰能力得到了较大的改善，提高了惯性稳定平台的可靠性和精度。
关 键 词：惯导系统；惯性平台；稳定回路；自抗扰控制中图分类号：U666.1 文献标识码：AActive Disturbance Rejection Control of StabilizingCircuits for Inertial PlatformNIU Li1, LI Li2, ZHUANG Liang-jie1(1.Tianjin Navigation Instrument Research Institute, Tianjin 300131, China; 2.Tianjin University of Technologyand Education, Tianjin 300193, China)Abstract: This paper discusses the design problem of active disturbance rejection control (ADRC) for the inertial platform stabilizing circuits. The stabilizing circuits require good characteristics of quick speed, strong anti-jamming and high accuracy. The classical control methods always make compromise with these items. In this paper, the ADRC control rules are designed. The simulations show that the capability of tracking and resisting the disturbance in stabilizing circuits is highly improved by using this method. The reliability and dynamic accuracy of the platform are also improved.Key words: inertial navigation system; inertial platform; stabilizing circuit; active disturbance rejection control1 引 言航海和航空等事业的迅猛发展使惯导系统对稳定回路的要求越来越高，概括起来，希望稳定回路同时具有良好的快速性、无超调、抗干扰能力强等优点[1,2]。
光电稳瞄平台基于自抗扰的改进内模控制
第28卷第2期2021年2月电光与控制Electronics Optics&ControlVol.28No.2Feb.2021引用格式:王春阳，马帅，梁书宁，等•光电稳瞄平台基于自抗扰的改进内模控制[J]•电光与控制,2021,28(2)：78-82.WANG C Y,MA S,HANG S N,et al.Improved internal model control of photoelectric stabilized platform based on ADRC[J].Electronics Optics&Control,2021,28(2)：78-82.光电稳瞄平台基于自抗扰的改进内模控制王春阳V,马帅1,梁书宁1,王子硕I(1.长春理工大学电子信息工程学院，长春130022；2.西安工业大学兵器科学与技术学院，西安710021)摘要：为了提高光电稳瞄平台的扰动补偿能力，提出了一种基于自抗扰的改进内模控制策略。
以经电流环化简后的方位轴速度环为控制对象，采用内模控制给定系统期望输出轨迹，将基于自抗扰的鲁棒控制律引入到内模控制结构中降低模型误差和外部扰动对系统的影响，提高抗扰动能力。
给出了所提出控制器的设计方法与闭环控制系统结构，仿真对比实验验证了所提策略的高性能表现，结果表明，所提方法对于系统参数摄动具有很强的鲁棒性，与标准内模控制以及PI相比具有更高的稳定精度。
关键词：扰动补偿；内模控制；自抗扰控制；鲁棒性中图分类号：TP273文献标志码：A dot:10.3969/j.issn.1671-637X.2021.02.016Improved Internal Model Control of PhotoelectricStabilized Platform Based on ADRCWANG Chunyang1,2,MA Shuai1,LIANG Shuning1,WANG Zishuo1(1.Department o£Electronic and Information Engineering,Changchun University of Science and Technology,Changchun130022,China； 2.Department of Weapons Science and Technology,Xi'an Technological University,Xi'an710021,China) Abstract:In order to improve the disturbance compensation ability of the photoelectric stabilized platform subjected to uncertainties and disturbances,an improved Internal Model Control(IMC)strategy based on Active Disturbance Rejection Control(ADRC)is proposed.The strategy takes the azimuth axis velocity loop simplified by using the current loop as the control object, and uses the IMC to give the desired trajectory of the system output.By introducing a robust control law based on the ADRC into the IMC scheme,the strategy can reduce the effects of model errors and external disturbances on the system,and enhance the system^ anti-disturbance ability.The design procedures of the proposed controller and the structure of the closed-loop control system are given・The high performance of the proposed strategy is validated by comparative simulations.The simulation results show that the proposed strategy has strong robustness to system parameter perturbation,and has higher stabilization precision compared with that of the standard IMC and PI.Key words:disturbance compensation；internal model control；ADRC；robustness0引言光电稳瞄平台广泛应用于航空航天领域,作用是隔离载体运动干扰以提高光电探测设备的视轴稳定精度，其受到的扰动主要来自建模误差、载体姿态变化、力矩干扰和载体速度干扰等,针对这些扰动,仅通过改进精密机械加工和装配等技术并不能取得期望的效果,还需要采用先进的控制方法来抑制。
光电稳定平台线性自抗扰控制器设计
ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ ｐｌａｔｆｏｒｎ＇１．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒ ｉｃ ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ ｐｌａｔｆｏｒｍ； ｍｏｄｅｌ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ； ｌｉｎｅａｒ ａｃｔｉｖｅ ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ ｒｅｊｅｃｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ；ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ ｒｅｊｅｃｔｉｏｎ
ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅ ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｔｈｅ ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｗａｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｍ ｅｔｈｏｄ ｏｆ ｓｙｓｔｅｍ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ａｃｑｕｉｒｅｄ ｍ ｏｄｅｌ ｉｎｆｏｒｎｔａｔｉｏｎ ｗａｓ ａｄｄｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ｓｔａｔｅ
０ 引 言
光电稳定平 台是惯 性导 航 、制 导及测 量 系统 的核 心设 备 ，一般 由光 电载 荷 、框架 系统 、驱 动与控制 系统 等装 置构成 。其所搭载平 台的运动及抖动会造成 平 台 视轴 的不稳定 ，影 响其所 搭载 的光 电探 测设 备 的成像 质量 。光电稳 定 平 台系 统 内部 也 存 在复 杂 的 干扰 因 素 ，如机械谐振 、轴 系摩擦 力矩 、传 感器噪声等 ，这 些都 会对 视轴稳定精度造成不 利影响 。
方 向为鲁棒分数 阶控制 、自抗扰控制 。
电稳定平台要求越 来越高 ，不仅 要求其 具有更 快 的响应 速度 、更好 的稳定精 度 ，还要具 备抑制大 范围扰 动的能 力 。因此 ，常规 的控 制策略 已难 以满 足要求 ，急需 寻找 新 的方法以提高系统 的性 能。国 内外 的科 技工 作者在 提高光电稳定平 台性能方面对 控制策 略进 行 了深入研 究 。文献［１—２］提出采用 高斯 型 ＲＢＦ神经网络对摩擦 进行观测和补偿 的方法 ；文 献 ［３］针对稳定平 台 中的非 线性扰动 ，采用 ＬＱＧ和 Ｋａｌｍａｎ滤波算法对扰 动进行实 时估计和补偿 ；文献 ［４］采用 了基 于神经 网络 的状态观 测器并依据完 全补偿原理 设计 陀螺 平 台控制 系统 。但 是这些方法往往设 计难 度较大 ，计算 复杂 ，控制 系统成 本较高 ，限制 了其在实际工程中的推广和应用 。
12.15基于线性自抗扰控制器的力矩电机伺服系统控制12.15 - 副本
基于自抗扰控制器的力矩电机伺服系统控制刘洋（桂林电子科技大学电子工程与自动化学院，广西桂林541004）摘要：自抗扰控制器能将被控对象的内、外“总扰动”进行估计并用前馈补偿的方法将其抵消，适于力矩电机因直接驱动所带来干扰的补偿与控制。
针对测量噪声对线性自抗扰控制器观测器带宽的限制，提出了二阶线性自抗扰的相似结构（SLADRC），并结合三阶积分链式微分器对其效果进行了对比仿真验证。
力矩电机的仿真控制实验表明，与二阶线性自抗扰算法相比，基于相似结构的改进的力矩电机控制，能在有测量噪声情况下兼顾系统跟踪精度、突加负载时抗扰动性与抗噪性。
关键词：力矩电机；线性自抗扰控制器；测量噪声；扩张状态观测器Performance Analysis and Improvement on LADRC inDirect Drive TorqueMotor Servo SystemLIU Yang(School of Electronic Engineering and Automation,Guilin University of Electronic Technology,Guilin541004,China)Abstruct: Active disturbance rejection controller(ADRC) have the ability to estimate “total disturbance” of the plant including the internal and external disturbance，and the estimation can offset the total disturbance through the method of feedforward.ADRC is appropriatefor the anti-disturbance requirement of direct drive torque motor servo system.For the observer bandwidth limit caused by measurement noise,a similar linear auto disturbance rejection controller(SLADRC) is proposed.We carried out some simulation contrasts to verify the the algorithm combined with third-order integral chained differentiator subsequently.Results of control simulation experiment of torque motor show that,compared with Second-order LADRC, the improved control of torque motor based on the similar structure,was able to balance the tracking precision of the system, load disturbance and noise tolerance under the circumstance of measurement noise.Keywords:torque motor;LADRC;measurement noise;ESO1 引言力矩电机具有堵转力矩大、空载转速低、过载能力强的特点，适合应用于直接驱动负载的场合。
高精度伺服转台扰动力矩补偿的一种重复自适应控制方法
高精度伺服转台扰动力矩补偿的一种重复自适应控制方法
张德成;杨松
【期刊名称】《自动化技术与应用》
【年(卷),期】2010(029)010
【摘要】摩擦力矩是高精度伺服转台控制系统中最主要的扰动力矩,也是影响系统低速跟踪性能的最主要因素.针对系统中动态摩擦力矩的影响,并且为了进一步提高系统的位置跟踪性能,本文提出一种重复自适应控制方法,仿真研究验证了所提方法的有效性.
【总页数】5页(P32-36)
【作者】张德成;杨松
【作者单位】哈尔滨工业大学控制与仿真中心,黑龙江,哈尔滨,150001;东北林业大学机电工程学院,黑龙江,哈尔滨,150040
【正文语种】中文
【中图分类】TP273.2
【相关文献】
1.精密速率控制系统中位置周期扰动的动态补偿——一种有限维重复控制方法 [J], 张东纯;曾鸣;苏宝库
2.高精确度伺服转台控制系统中的扰动力矩补偿 [J], 杨松;王毅;苏宝库
3.一种基于模糊补偿的自适应控制在液压转台伺服系统中的应用 [J], 李军伟;赵克定
4.一种新的重复自适应摩擦补偿方法及其在高精度伺服系统中的应用 [J], 杨松;曾
鸣;苏宝库
5.一种转台伺服系统干扰补偿控制方法研究 [J], 赵回;王雪梅;许哲;杨柱;吴桐;王健永
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光电稳定平台神经网络自抗扰控制方法
光电稳定平台神经网络自抗扰控制方法朱启轩;张红刚;高军科【摘要】提出了一种采用BP神经网络对自抗扰控制器中的非线性扩张状态观测器进行参数整定的方法,简化了非线性扩张状态观测器繁琐的参数整定过程,并对这种结合了BP神经网络的自抗扰控制系统进行了仿真分析.仿真结果表明,加入BP神经网络的自抗扰控制系统可以显著地提高机载光电稳定平台的扰动隔离度,控制效果明显比传统自抗扰控制方法好,对提高机载光电稳定平台的视轴稳定精度具有重要意义.%A parameter setting method is proposed for the nonlinear extended state observer in the Active Disturbance-Rejection Controller (ADRC) by using Back-Propagation Neural Network (BPNN).This method simplifies the complicated parameter setting process of the nonlinear extended state observer.Simulation is made to the BPNN based ADRC system.The simulation results show that this method can significantly enhance the disturbance isolation of the airborne optoelectronic stabilized platform,and the control effect is obviously superior to that of the traditional active disturbance-rejection control method,which is of great significance for improving the optical-axis stabilizing accuracy of the airborne optoelectronic stabilized platform.【期刊名称】《电光与控制》【年(卷),期】2018(025)003【总页数】5页(P10-14)【关键词】光电稳定平台;自抗扰控制;扩张状态观测器;BP神经网络;扰动补偿【作者】朱启轩;张红刚;高军科【作者单位】光电控制技术重点实验室,河南洛阳471000;中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所,河南洛阳471000;中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所,河南洛阳471000;中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所,河南洛阳471000【正文语种】中文【中图分类】V248.1;TP2730 引言在飞机飞行过程中，光电稳定平台探测器视轴指向会受到各种扰动的干扰，影响视轴稳定精度，进而影响成像清晰度和信息获取准确性。
基于自抗扰控制的光电平台视轴稳定技术研究
Study on ADRC based boresight stabilized technology of photoelectric platform