一种伺服转台系统中快速平稳跟踪控制方法

摘要

本发明提供一种伺服转台系统中快速平稳跟踪控制方法，主要用于实现伺服转台控制系统快速、无超调跟踪，尤其是大角度的跟踪定位。具体涉及到一种基于if-else-end规则的控制策略。利用伺服转台控制系统的最大角速度、最大角加速度以及需要定位的最大角度得到控制器设计公式。为了既满足快速平稳定，又能够获取高精度，采用if-else-end规则将比例控制器、PI控制器结合成一个控制策略，控制器的切换条件由超调量决定。本发明简单有效、工程实现容易。

主权项

1.一种伺服转台系统中快速平稳跟踪控制方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：第一步，实际测试伺服转台系统的最大工作速度以及最大工作加速度，并得到具体数值分别记为V_max、a_max；第二步，令U(k)＝Ke(k)为位置控制器，其中U(k)、e(k)是第k时刻位置控制输出以及误差，K是控制器增益；设如果P≤0.5P_max执行第三步，执行第三步后执行第五步；否则跳转执行第四步，执行第四步后执行第五步；其中，P_max为需要可能定位的最大角度范围；第三步，其中Δt为位置控制采样时间；第四步，其中Δt为位置控制采样时间；第五步，根据第三步或者第四步得到控制器增益K以可能定位的最大角度范围P_max为要求，在实际伺服转台系统中采用控制器U(k)＝Ke(k)，进行闭环测试；微调控制器增益K，将闭环超调量控制在0.01°以内；第六步，按照常规的频率设计方法，设计一个PI控制器，超调量不超过10%；所述第五步，第六步的控制器采用if-else-end即如果-否则-结束规则结合成一个控制策略；具体如下：If即如果|e(k)|>e₀，执行第五步所述控制器U(k)＝Ke(k)；Else即否则执行第六步所述PI控制器；End即结束；其中，e₀=0.01°／10%=0.1°；具体的对于一个速度闭环的伺服转台控制系统，位置开环特性如下：$G\left(s\right)=\frac{1}{s(s+150)}$最大速度为100⁰/s，最大加速度约为300⁰/s²，需要跟踪定位的最大角度是180°，通过上面的方法计算得到比例控制器为U(k)＝5.8e(k)，在系统中通过测试，得到满足闭环超调量控制在0.01°以内的控制增益为K＝5.7，PI控制器为这样控制策略为：If即如果|e(k)|>0.1，U(k)＝5.7e(k)Else即否则$G\left(z\right)=\frac{20(1-{0.985z}^{-1})}{(1-z^{-1})}$End，即结束；执行180°角度范围所需要的理论时间为2.13s，在2.13s左右的时候系统误差已经到达0.01°范围内。