光電跟蹤系統(tǒng)永磁同步電機快速捕獲控制技術(shù)研究.pdf

1、光電跟蹤系統(tǒng)目標捕獲是指在視場中發(fā)現(xiàn)目標，伺服系統(tǒng)快速響應并捕捉到目標的過程，是進行穩(wěn)定跟蹤的前提。目標捕獲過程系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間、超調(diào)量、穩(wěn)態(tài)波動量是衡量光電跟蹤系統(tǒng)快速捕獲能力的重要指標，其中小超調(diào)量和小穩(wěn)態(tài)波動量對成功實現(xiàn)目標捕獲與跟蹤的自動切換過渡起著至關(guān)重要的作用。
　　為了提高光電跟蹤系統(tǒng)目標的快速捕獲能力，首先論述了光電跟蹤伺服系統(tǒng)的硬件電路結(jié)構(gòu)，驅(qū)動電路采用是采用三菱公司IPM智能功率模塊，控制器采用DSP+FPGA架

2、構(gòu)，DSP采用TI公司的28335作為主控制器，負責控制算法的實現(xiàn)和FPGA的通信；FPGA采用Xilinx公司的spartan6作為協(xié)控制器，主要負責數(shù)據(jù)的采集，和SVPWM等控制信號的產(chǎn)生。
　　其次，推導出基于永磁同步電機的光電跟蹤伺服系統(tǒng)的控制模型并采用工程上常用的正弦掃頻法和首次應用到光電跟蹤系統(tǒng)辨識的自適應差分進化算法分別對其進行辨識。
　　最后，分別應用時間最優(yōu)控制與滑模控制實現(xiàn)光電跟蹤系統(tǒng)目標快速捕獲過程，并

3、分別以30°、60°、90°、120°、150°、180°階躍信號為目標，進行大量的仿真與實驗研究，結(jié)果為最大的調(diào)節(jié)時間4.3791s，而最大的超調(diào)量55.47％。研究結(jié)果表明時間最優(yōu)控制、滑?？刂粕仙龝r間雖然比較短，但調(diào)節(jié)時間長，超調(diào)量大；時間最優(yōu)控制穩(wěn)態(tài)波動量大，滑?？刂品€(wěn)態(tài)值雖然平穩(wěn)但穩(wěn)態(tài)誤差大。
　　鑒于上述兩種方法的不足，本文根據(jù)時間最優(yōu)控制與滑?？刂频奶攸c，提出了時間最優(yōu)滑模控制。將時間最優(yōu)控制系統(tǒng)的最優(yōu)狀態(tài)運動軌跡采

4、用最小二乘逼近法擬合為直線，并將此取為滑模面函數(shù)，設計相應的控制策略使系統(tǒng)狀態(tài)快速趨近滑模面，并沿著滑模面快速達到空間平衡點，保證了系統(tǒng)的快速性和魯棒性。并分別以30°、60°、90°、120°、150°、180°階躍信號為目標進行快速捕獲控制技術(shù)研究，實驗結(jié)果為時間最優(yōu)滑?？刂普{(diào)節(jié)時間比時間最優(yōu)控制和滑模控制分別減小了約43.66%、59.67%，超調(diào)量為0，穩(wěn)態(tài)波動量為0，穩(wěn)態(tài)誤差小減小了約為44.94%和62.34%，與仿真結(jié)果相