基于DOB观测器的机载光电稳定平台扰动抑制方法

发布时间：2025-07-09 02:46

　　 为提高轻型机载光电稳定平台的扰动抑制能力,设计了一种基于扰动观测器与Stribeck模型相结合的稳定控制回路。首先,对机载光电稳定平台稳定环路进行建模,分析扰动来源,确定补偿方案。其次,在传统稳定回路的基础上,加入Stribeck摩擦补偿器和DOB扰动观测器,通过仿真验证其对稳定精度提升的可行性。结果表明,在5 Hz,0.12°的正弦扰动下,视轴的稳定精度提高近5倍,有效地抑制了机构"低速爬行",速度跟踪误差的均方根值从0.31 (°)/s下降至0.07 (°)/s,且对于不同频率扰动的隔离度均有明显提升。

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【部分图文】：

图3 扰动补偿控制系统

在图1稳定回路控制系统基础上,加入Stribeck摩擦补偿器及DOB控制器,如图3所示。图3中:U为系统输入;Y为被控对象实际输出。图中上部虚线框为摩擦力矩补偿单元,采用基于Stribeck模型的摩擦力矩补偿方法,主要对系统动/静摩擦特性以及动态非匀速下阻力矩变化曲线进行描述并加....

图4 系统仿真流程框图

根据上文构建的数学模型,借助Matlab/Simulink仿真工具,搭建具有Stribeck摩擦补偿以及基于DOB扰动补偿控制器的控制系统模型,如图4所示。被控对象G(s)为二阶模型,即

图5 不同控制方案对单摩擦作用下速度跟踪结果图

设定系统仿真输入为频率是0.8Hz,幅值是1°的低频正弦信号,由于仿真输入值代表系统的期望速率值,即设定系统跟踪频率是0.8Hz,幅值1(°)/s的速率信号。此时在不同的控制器的作用下,系统输出结果如图5所示。由图5可知,采用摩擦补偿+DOB控制方案后,系统低速运行时“速度....

图6 不同控制方案对外部扰动与摩擦作用下速度跟踪结果图

由图6可知,加入补偿器后,系统对载机角速度扰动的抑制能力明显增强,瞄准线在惯性空间下波动峰值从1(°)/s下降为0.2(°)/s,有效地提高了平台视轴稳定精度。图6不同控制方案对外部扰动与摩擦作用下速度跟踪结果图

本文编号：4057023