一种基于模糊决策的双轴光电转台复合控制系统和控制方法

摘要

本发明公开了一种基于模糊决策的双轴光电转台复合控制系统和控制方法，控制系统包括综合数字滤波与估计单元、前馈控制单元、测量单元、切换开关、模糊决策单元、PID控制器和信号叠加单元。比较双轴光电转台的位置误差e与事先设定的误差阈值Kc，当e小于Kc时，则进入模糊调节，得到调节输出控制量ΔKp、ΔKi和ΔKd，进而得到PID控制调节参数Kp，Ki，Kd，再进行PID运算；否则直接采用事先设定的固定的调节参数进行PID运算，得到PID输出的控制信号。本发明有效减小了非线性、时变性和模型不确定性对双轴光电转台的精度影响，解决了PID控制器中的积分饱和及高频扰动，克服给定随机信号中随机噪声影响，确保系统能够长期连续稳定工作。

主权项

1.一种基于模糊决策的双轴光电转台复合控制系统，其特征在于：它包括；综合数字滤波与估计单元：综合数字滤波与估计单元由惯性数字滤波单元和离散卡尔曼滤波与估计单元构成，惯性数字滤波单元用于将外部输入给本复合控制系统的给定随动信号中的高频噪声滤除，惯性数字滤波单元的输出接离散卡尔曼滤波与估计单元的输入，由离散卡尔曼滤波与估计单元滤除给定随动信号中每个时刻的随机噪声，得到给定随动信号对应时刻的位置估计值和速度估计值前馈控制单元：用于将离散卡尔曼滤波与估计单元输出的速度估计值通过前馈校正以得到前馈控制信号，并输入到信号叠加单元；测量单元：用于采集双轴光电转台的实际位置信号，得到作为反馈信息的位置实际值y(k)，然后输入到计算单元；计算单元：用于接收测量单元输出的位置实际值y(k)和离散卡尔曼滤波与估计单元输出的位置估计值并计算两者的差值，该差值为双轴光电转台的位置误差e；切换开关：切换开关内设比较器，比较器用于比较双轴光电转台的位置误差e与事先设定的误差阈值Kc的大小；切换开关根据比较结果择一地连接模糊决策单元和PID控制器；模糊决策单元：模糊决策单元由依次连接的模糊量化单元、模糊决策单元和反模糊化单元构成；模糊量化单元用于将位置误差e及位置误差e的误差变化率进行模糊量化运算，以得到对应的模糊值E和ΔE；模糊值E和ΔE输入给模糊决策单元，由模糊决策单元分别根据与ΔK_p、ΔK_i、ΔK_d对应的模糊规则进行模糊推理，得到与ΔK_p、ΔK_i、ΔK_d对应的模糊调节输出量；反模糊化单元用于将模糊调节输出量进行反模糊化计算，得到精确的调节输出控制量ΔK_p、ΔK_i、ΔK_d，ΔK_p、ΔK_i和ΔK_d与前一时刻的PID控制的调节参数对应相加，即得到当前时刻的PID控制调节参数K_p，K_i，K_d，反模糊化单元将当前时刻的PID控制调节参数K_p，K_i，K_d输入到PID控制器；PID控制器：由比例运算单元、微分运算单元和积分运算单元构成；比例运算单元、微分运算单元和积分运算单元的输出分别接信号叠加单元；信号叠加单元：用于将PID控制器输出的控制信号和前馈控制单元输出的控制信号叠加，得到最终的控制值u(k)并输出到双轴光电转台的输入端。