复合控制技术在高速高精度跟踪控制系统中的应用

【摘 要】：高速高精度跟踪控制系统采用在前馈通道中加入速度和加速度信号的复合输入补偿控制，以提高系统的无差度。并通过Matlab在没有和加入加速度前馈的系统Matlab仿真图，对系统误差分析进行了验证。其复合控制方式稳态分析，则通过加入前馈通道前后系统闭环传递函数得出系统稳定性只与系统特征方程相关，即前馈的加入在提高系统的精度的同时对系统的稳定性不产生任何影响。故该复合输入补偿控制既保持了稳定性又提高了系统精度。 关键词：复合控制；跟踪控制系统；输入补偿；前馈通道；无差度 0 引言 现代攻击武器需要高速高精度的光电跟踪设备，即跟踪控制系统的较小稳态误差，虽可在反馈系统中提高系统的开环增益，但将影响系统稳定性，降低系统动态品质。故将多通道复合控制技术应用于伺服系统，实现快速飞行目标的高速高精度跟踪。 1 复合控制方式的分类及理论误差分析 复合控制是按不变性原理进行控制的方式，包括扰动补偿、输入补偿。在高速高精度控制系统中，跟踪误差主要是由高速高加速的输入信号造成，并且系统的扰动信号是无法测量的，若对扰动信号进行补偿可能造成得不偿失的后果，因此选择对输入信号进行输入补偿的复合控制技术，如图1。 无加速度前馈时系统误差如图3。加了速度前馈后系统的Matlab仿真如图4。加了速度前馈后系统误差图见图5。 综上分析，由于速度前馈的加入使系统误差得到明显的减小，系统精度得到显著的提高。 3 复合控制方式的稳态分析 从上面对复合控制系统误差分析可以看出在没有加入前馈时系统的闭环传递函数为： 比较（4）和（5）可见，系统特征方程并没有因为前馈的加入有所改变，而系统的稳定性与系统的特征方程相关，即前馈的加入在提高系统精度的同时对系统的稳定性不产生任何影响。 实际工程中系统的功率和线性范围是有限的，且G₂（s）G₃（s）中包含了积分环节，要完全补偿误差，系统的前馈通道传递函数必须有高阶微分，其阶次越高对噪声越敏感，对系统稳定工作有很大威胁。所以前馈通道是不完全补偿，只是部分补偿。 4 结论 复合控制系统应用于高速高精度伺服控制系统，解决了既保持稳定性又提高系统精度的矛盾。由于复合控制技术的应用降低了对主通道的要求，开环放大系数也可小一点，对主通道元器件的选择余地也大。通过仿真试验证明复合控制的应用实现了高速高精度伺服控制。