一種考慮時(shí)滯的火炮隨動(dòng)系統(tǒng)前饋控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種火炮隨動(dòng)控制系統(tǒng)，尤其涉及隨動(dòng)系統(tǒng)的前饋控制。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的火炮隨動(dòng)系統(tǒng)普遍采用比例-積分（PI)控制，但是PI控制很難滿足跟蹤 精度和快速性的要求，因此大多數(shù)的火炮隨動(dòng)系統(tǒng)采用復(fù)合控制來提高其帶寬，即在PI控 制的基礎(chǔ)上，引入前饋補(bǔ)償控制，并能很好的提高隨動(dòng)系統(tǒng)的跟蹤精度。進(jìn)行復(fù)合控制時(shí)， 一般需要知道隨動(dòng)系統(tǒng)的速度環(huán)增益、傳動(dòng)比、角度反饋系數(shù)，來計(jì)算前饋補(bǔ)償系數(shù)，同時(shí)， 還必須計(jì)算隨動(dòng)系統(tǒng)角度給定的一階和二階微分信號，并乘以相應(yīng)的前饋補(bǔ)償系數(shù)，來進(jìn) 行前饋補(bǔ)償。如果隨動(dòng)系統(tǒng)的被控對象存在延遲環(huán)節(jié)，即被控對象為時(shí)滯系統(tǒng)，則采用上述 方法進(jìn)行復(fù)合控制時(shí)系統(tǒng)的精度將會(huì)下降，這時(shí)進(jìn)行前饋補(bǔ)償控制時(shí)必須要考慮被控對象 的延遲時(shí)間，重新進(jìn)行前饋補(bǔ)償系數(shù)的計(jì)算。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種考慮時(shí)滯的火炮隨動(dòng)系統(tǒng)前饋控制方 法，并克服時(shí)滯對前饋控制帶來的影響，可有效提高隨動(dòng)系統(tǒng)的跟蹤精度。
[0004] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案包括以下步驟：
[0005] 第一步：采集當(dāng)前時(shí)刻k隨動(dòng)系統(tǒng)的角度給定Θ(k);
[0006] 第二步：計(jì)算中間變量?#)=瓦1:[#(_-1_-1)]Λ其中，命/?-為第k-ι個(gè)采樣時(shí) 刻角度估計(jì)值；
[0007] 第三步：計(jì)算第k個(gè)采樣時(shí)刻角度二階微分信號估計(jì)值旮A-) =??；χ/〇--1)]， 其中，礙1)為第k-1個(gè)采樣時(shí)刻角度一階微分信號估計(jì)值，1和1(2均為增益，取值范圍 為1/Tk~3/Tk，并滿足表達(dá)式(人V7;) _ (& / 7;) =<，ωn為自然頻率，Tk為采樣周期；
[0008] 第四步：計(jì)算第k個(gè)采樣時(shí)刻角度一階微分信號估計(jì)值
其中，a/c)為第k個(gè)采樣時(shí)刻角度二階微分信號估計(jì)值；
[0009] 第五步：計(jì)算第k個(gè)采樣時(shí)刻角度估計(jì)值
，其中，TJPT2S積分時(shí)間常數(shù)，取值范圍為Tk~10Tk，；
[0010] 第六步：計(jì)算隨動(dòng)系統(tǒng)被控對象增益K=Kfjkfb/i，其中ΚΩ為隨動(dòng)系統(tǒng)速度環(huán)增 益，kfb為角度反饋系數(shù)，i為傳動(dòng)比；
[0011] 第七步：計(jì)算一階微分補(bǔ)償系數(shù)Κν= 1ΛΚ刀以及二階微分補(bǔ)償系數(shù)
，其中，！^為隨動(dòng)系統(tǒng)速度環(huán)時(shí)間常數(shù)，τ為隨動(dòng)系統(tǒng)被控對象延遲 時(shí)間；
[0012] 第八步：計(jì)算前饋控制器輸出M々）=(幻+夂/故）：
[0013] 本發(fā)明的有益效果是：通過該算法實(shí)現(xiàn)的隨動(dòng)系統(tǒng)具有延遲環(huán)節(jié)的前饋控制方 法，能克服延遲時(shí)間對精度帶來的影響，提高隨動(dòng)系統(tǒng)的控制精度。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明，本發(fā)明包括但不僅限于下述實(shí)施例。
[0015] 本發(fā)明設(shè)Θ(k)為第k個(gè)采樣時(shí)刻隨動(dòng)系統(tǒng)角度給定值，命幻為第k個(gè)采樣時(shí)刻 角度估計(jì)值，命1)為第k-Ι個(gè)采樣時(shí)刻角度估計(jì)值，為第k個(gè)采樣時(shí)刻角度一階微 分信號估計(jì)值，?認(rèn)-1)為第k-Ι個(gè)采樣時(shí)刻角度一階微分信號估計(jì)值，貧幻為第k個(gè)采樣 時(shí)刻角度二階微分信號估計(jì)值，u(k)為中間變量，Tk為采樣周期，TJPT2為積分時(shí)間常數(shù)， 取值范圍為（1~l〇)Tk，KJPK2為增益，并定義ωn為自然頻率，取值范圍為（1~3) (1/ Tk)，并滿足表達(dá)式(&/$)·(瓦2/Γ2)=<，定義ζ為阻尼比，取值范圍為0.5~1，并滿足表 達(dá)式ωη= 2ζ(K/L)，因此當(dāng)1\、Τ2、ωη、ζ在相應(yīng)的取值范圍內(nèi)取值時(shí)，KJPK2的計(jì)算 表達(dá)式為屯=(ωη/2ζ) · 1\，心=<TJ2 /&，則實(shí)現(xiàn)該計(jì)算方法的具體步驟為：
[0016]第一步：采集當(dāng)前時(shí)刻隨動(dòng)系統(tǒng)的角度給定Θ(k);
[0021] 第六步：計(jì)算隨動(dòng)系統(tǒng)被控對象增益K=Kfikfb/i，其中ΚΩ為隨動(dòng)系統(tǒng)速度環(huán)增 益，kfb為角度反饋系數(shù)，i為傳動(dòng)比；
[0022] 第七步：計(jì)算一階微分補(bǔ)償系數(shù)心=lAKTi)，以及二階微分補(bǔ)償系數(shù)
，其中！^為隨動(dòng)系統(tǒng)速度環(huán)時(shí)間常數(shù)，τ為隨動(dòng)系統(tǒng)被控對象延遲時(shí) 間；
[0023] 第八步：計(jì)算前饋控制器輸出(乂）= 乂叫々）+_tt
[0024] 實(shí)施例1 :
[0025]設(shè)Tk=10ms，T!= 10ms，T2=10ms，ωn=100s\ζ=0· 5,1=(ωη/2ζ) ·?\ =(100/2X0.5) .0.01=1，化二= ~().()lx().()i/l二-I ，ΤΩ= 23. 5ms，KΩ =0. 092,kfb= 10435,i= 160，τ= 40ms，則角度一階微分和二階微分的計(jì)算步驟為：
[0026]第一步：采集當(dāng)前時(shí)刻隨動(dòng)系統(tǒng)的角度給定Θ(k);
[0031] 第六步：計(jì)算隨動(dòng)系統(tǒng)被控對象增益K=Kfjkfb/i= 6 ;
[0032] 第七步：計(jì)算一階微分補(bǔ)償系數(shù)1= 1/(KT丨）=16. 67s\以及二階微分補(bǔ)償系數(shù)
[0033] 第八步：計(jì)算前饋控制器輸出"，(/〇 = 16.67郵)+ 122.5辦）。
[0034] 實(shí)施例2 :
[0035] 設(shè)Tk= 10ms，T!= 100ms，T2= 100ms，ωn= 300s丄，ζ=1，!^= (ωη/2ζ) ·?\ =(300/2X1) · 0. 1 = 15, =cy；TJ/Kt =300:x0.1x0.1 /15 = 60ΤΩ = 23. 5ms,KΩ = 0. 092,kfb= 10435,i= 160，τ= 40ms，則角度一階微分和二階微分的計(jì)算步驟為：
[0036] 第一步：采集當(dāng)前時(shí)刻隨動(dòng)系統(tǒng)的角度給定Θ(k);
[0041] 第六步：計(jì)算隨動(dòng)系統(tǒng)被控對象增益K=Kfjkfb/i= 6 ;
[0042] 第七步：計(jì)算一階微分補(bǔ)償系數(shù)Kv= 1/(KT丨）=1. 67s\以及二階微分補(bǔ)償系數(shù)
[0043] 第八步：計(jì)算前饋控制器輸出t+ 1·17?(λt^
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種考慮時(shí)滯的火炮隨動(dòng)系統(tǒng)前饋控制方法，其特征在于包括下述步驟： 第一步：采集當(dāng)前時(shí)刻k隨動(dòng)系統(tǒng)的角度給定Θ化）； 第二步：計(jì)算中間變量//(A·)二Κ,[0(/〇-如·-.!)]，其中，冷1)為第k-1個(gè)采樣時(shí)刻角 度估計(jì)值； 第立步：計(jì)算第k個(gè)采樣時(shí)刻角度二階微分信號估計(jì)值刮A-)：=：λ'.如例--句/、---〇]，其 中，鮮/f-U為第k-1個(gè)采樣時(shí)刻角度一階微分信號估計(jì)值，Κι和Κ2均為增益，取值范圍為 1/Tk~3/Τk，并滿足表達(dá)式(/下）-卻，ω。為自然頻率，Τk為采樣周期； 第四步：計(jì)算第k個(gè)采樣時(shí)刻角度一階微分信號估計(jì)值i其中， 對A)為第k個(gè)采樣時(shí)刻角度二階微分信號估計(jì)值； 第五步：計(jì)算第k個(gè)采樣時(shí)刻角度估計(jì)值，其中，Τι和T2為積分 時(shí)間常數(shù)，取值范圍為Tk~lOTk，； 第六步：計(jì)算隨動(dòng)系統(tǒng)被控對象增益K=Kukfb/i，其中K。為隨動(dòng)系統(tǒng)速度環(huán)增益，kfb為角度反饋系數(shù)，i為傳動(dòng)比； 第屯步：計(jì)算一階微分補(bǔ)償系數(shù)我=1 /儀JW及二階微分補(bǔ)償系數(shù)，其中，T。為隨動(dòng)系統(tǒng)速度環(huán)時(shí)間常數(shù)，τ為隨動(dòng)系統(tǒng)被控對象延遲 時(shí)間； 第八步：計(jì)算前饋控制器輸出",.(·/〇 =心;+ 如')。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種考慮時(shí)滯的火炮隨動(dòng)系統(tǒng)前饋控制方法，首先采集當(dāng)前時(shí)刻隨動(dòng)系統(tǒng)的角度給定，然后依次當(dāng)前采樣時(shí)刻角度二階微分信號估計(jì)值、角度一階微分信號估計(jì)值、角度估計(jì)值、隨動(dòng)系統(tǒng)被控對象增益和一階微分補(bǔ)償系數(shù)，最終得到前饋控制器輸出。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的隨動(dòng)系統(tǒng)具有延遲環(huán)節(jié)的前饋控制方法，能克服延遲時(shí)間對精度帶來的影響，提高隨動(dòng)系統(tǒng)的控制精度。
【IPC分類】G05B13/04
【公開號】CN105242542
【申請?zhí)枴緾N201510718369
【發(fā)明人】李長紅, 韓耀鵬, 邊黨偉, 楊波
【申請人】中國兵器工業(yè)集團(tuán)第二O二研究所
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年10月30日