高精度光電跟蹤系統中伺服穩定控制算法研究

馬經帥，于 洵，劉曉宇，韓 峰，丁良華

（1.西安工業大學 兵器科學與技術學院，陜西 西安 710000；2.西安工業大學 光電工程學院，陜西 西安 710000；3.內蒙古北方重工業集團有限公司 技術中心產品研究院，內蒙古 包頭 014000）

引言

機載光電穩定平臺一般由光電載荷、陀螺、框架結構、驅動及控制系統等組成，是一種光、機、電高度集成的軍用光電設備，用于目標的偵察和跟蹤等。“十四五”規劃對于軍事裝備的性能提出了更高的要求，如探測距離、目標跟蹤精度和成像質量等，具體到武器光電穩定平臺即是平臺的視軸穩定精度[1]。提高平臺的抗干擾能力，增強魯棒性，成為提高光電穩定平臺穩定精度的關鍵。提高速度環的帶寬、改進速度環的控制算法則是重點突破方向。高精度電機伺服控制的問題主要有以下3 點：摩擦與外力干擾的抑制能力，系統性能受參數變化的影響，系統動態跟蹤性能。為此形成3 個主要研究領域：前饋跟蹤控制、閉環控制策略和摩擦補償技術。

傳統的伺服控制系統已經不能滿足要求，為此科研工作者開始探索在傳統PID 控制策略的基礎上，對PID 控制技術的算法進行改進，以滿足光電穩定平臺的性能要求。近年來涌現出多種不同的方法：利用BP 神經網絡的自學習能力來實現參數在線自整定和優化的PID 控制器[2]，采用高斯型RBF 神經網絡對摩擦進行觀測和補償[3]，基于神經網絡的狀態觀測器設計陀螺穩定平臺控制系統[4]。這些方法設計過程復雜、計算繁瑣、成本大、可實現難度高并沒有得到推廣應用。……