?!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Transitional//EN" "//www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-transitional.dtd"> 云南快乐十分现场:经纬仪控制模态切换时的动态分析和脱靶量跃变抑?- 技术论? - 广东快乐十分走势图云南快乐十分走势广东快乐十分走势图云南快乐十分一定牛云南快乐十分单双
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广东快乐十分走势图 www.4sny7.cn   1 引 言

  现阶?大多数光电跟踪系统都具有两个或多个传感器以便具有更为全面的观测方式。在经纬仪的实际使用过程?往往涉及到各个工作方式互相切换的问题。这一问题属于变结构控?如果切换方式不合?势必会使系统的参数发生突?导致系统动态响应明显变?在光电跟踪中,会造成脱靶量变?甚至丢失目标?/p>

  目前,这一问题在光电跟踪系统中的探讨尚不多见。工程中往往使用文献[1]中采用的淡化输入的方?这一方式会在一段时间中改变系统结构,对系统的稳定性、跟踪精度都有一定影?且在高速目标的跟踪中发生过丢失目标的情况。其他文献[2-3]对这一问题也有探讨,但由于工作方式和特点的不?并不适用于光电跟踪系?或仅仅局限在理论探讨[4],缺乏实际应用价值。针对上述问?本文首先分析了模态切换中的动态响应过?明确了动态响应变差的原因,并考虑在切换过程中采用初值补偿技术[3]。针对经纬仪系统的特?设计了一种新的初值补偿算?改善了系统动态响应过程?/p>

  2 系统数学模型

  目前,经纬仪伺服系统大多采用如?所示的速度-位置[5-7]双闭环结构。当跟踪方式发生变化?仅为对应的位置环算法发生变化,本文采用的数学模型以某型号光电经纬仪跟踪等效正弦信号为例,各环节数学模型如下所?

  

  由于传递函数模型在处理系统初值响应中的局限?本文首先将系统的传递函数模型转换成为状态空间模型。由于当跟踪方式发生变化?仅为对应的位置环算法发生变化,所以将系统的速度内环和积分环节认为是广义的对象。转换后广义对象描述?

 

  其中XP,XC分别为广义对象和控制器的状态变?u为控制器输出,e为系统的脱靶量。则闭环系统可以描述?

 

  3 切换过程分析

  经纬仪工作过程中跟踪方式的切换可以认为是位置控制器的模态发生变?对于上述数学模型,本文假设系统从红外跟踪状态转换到电视工作状?红外跟踪的工作时间为[t0,t1),控制发生切换的时间为t1时刻?/p>

  ?所示为系统采用开关方式切换时的脱靶量响应曲线。从图中可以看出,采用开关切换时产生的问题主要有3?

  (1)系统发生切换的瞬间脱靶量发生了大的跃?

  (2)为了调节脱靶量的跃变,系统在随后调节过程中产生了超?

  (3)为完成上述的调节过程增加了系统的动态响应时间?/p>

  在经纬仪实际工作中大的跳变或是超调能够使目标脱离视场而造成跟踪失败?/p>

  产生跳变的原因是位置控制器的模态发生变化而导致电机两端的电压发生急剧变化。对上述过程本文做如下分?设在[t0,t1)时刻,经纬仪采用红外方式跟踪目?控制器输出为:

 

  设在t1时刻进行开关切?当电视控制器处于零初始条件时控制器瞬态输出为:

 

  其中ε为一任意小的时间。对比式(4)?5)可以得出,脱靶量发生跃变的原因有两?

  (1)?5)为一积分表达?需要一定的响应时间来产生输?切换瞬间很难产生充分响应;

  (2)即使电视控制器提前工?由于传感器提取的目标特征信息不一?而使脱靶量由e(τ)变成了e′(τ),从而输出也产生了相应的变化?/p>

  正是由于这些变化,使切换时位置控制器的输出发生跃变,而导致了脱靶量的跃变。系统产生超调的原因是因为脱靶量产生跃变,此时相当于在原有脱靶量的基础上叠加了一个有限时间的阶跃信号,从而导致系统产生了超调?/p>

  4 初值补偿算法的设计

  由上述分析可?造成跃变的主要原因是因为在切换瞬?位置控制器很难产生足够的响应,或是和切换前控制器相比输出发生跃?而系统的初值响应往往能够立即产生输出,所以本文考虑在非零初始条件下做控制器切换,用控制器的初值响应补偿输入响应的幅值并协调相位?/p>

  在t1时刻,补偿初值后的电视控制器的输出为:

 

  其中XC(t1)为在t1时对控制器初值做出的补偿,将式(6)变换成为传递函数形?

  

  忽略控制器的输出响应,并考虑本文选用的电视跟踪控制器为二阶系?则控制器的输出为:

 

  通过上述分析可以得出,尽管初值补偿不能够改变系统衰减速度、振荡周期等固有属?但可以通过对位置控制器的初值进行补偿达到期望的响应幅值和相位?/p>

  由于切换瞬间,电视模式控制器很难产生立即响?所以考虑由系统的初值响应补偿由红外模式切换到电视模式时位置控制器产生的差值。切换瞬间采用如下的补偿方法:

 

  可知带入系统参数并将?8)展开为部分分式形?

 

  由式(16)可知,系统在切换瞬时输出幅值由XC1(t1)决定,?

 

  由式(9)?10)可知,XC2(t1)决定了初值响应的幅值和相位,因此XC2(t1)的选取和切换时刻的系统状态有?选取的原则为:

  (1)避免初值响应的幅值产生大的峰值而导致脱靶量变大;

  (2)初值响应的相位应和输入信号响应的相位相协调,避免系统产生超调;

  (3)在输入得以充分响应时间后,初值响应应该衰减到0,避免对输入响应产生影响?/p>

  5 仿真实验及分?/strong>

  仿真实验采用第二部分所述的数学模型。输入信号采用模?omega;=20°/s,ω=5°/的等效正弦函数r(t)=80·sin(0.25·t),系统从红外跟踪状态切换到电视跟踪状?切换时刻分别选择在t=2π,4π时刻,即目标运动加速度和速度绝对值最大时?/p>

  首先考虑切换发生在系统速度最大时?即t1=4π时。由于系统参考输入为等效正弦信号,所以位置控制器稳态输出为频率相同,相位不同的正弦信号。红外跟踪模式和电视跟踪模式下的位置控制器输出如?所示。在稳态时,各位置控制器输出曲线可以用以下函数近?

 

  其中δ1,δ2是与各工作方式跟踪精度有关的分量。由?17)可得:

 

  uCTV=20cos(0.25·t)+δ1?π时为余弦曲线的幅值最低点,在随后的一段时间内幅值大小将会持续增?幅值的绝对值将下降。此时可以考虑初值补偿应具有同样的运动形?选取的初始相位应?img height="43" width="84" alt="" src="/files/file/2012/7/22/26(11).jpg" />范围之内,选取

 

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