一种转台速率平稳度前馈补偿方法

技术领域

本发明属于转台设备惯性测试技术领域，具体涉及一种转台速率平稳度前馈补偿方法。

背景技术

随着惯性导航设备精度的不断提高，其对转台测试设备的性能提出了更高的要求，特别是在陀螺设备领域，其对转台测试设备的速率平稳度提出更高的要求。转台在运行过程中，由于存在外界扰动，其速率平稳性会受到较大影响，常用的控制方法是加入速度环对速率进行平稳控制，但是速度信号一般较难直接获取，采用间接获取的方法又会引入较大的干扰噪声和延时。

发明内容

本发明其目的就在于提供一种转台速率平稳度前馈补偿方法，以解决上述背景技术中的问题，以实现转台速率平稳度的提升。

为实现上述目的而采取的技术方案是，一种转台速率平稳度前馈补偿方法，该方法包括以下步骤：

(1)搭建转台位置环和电流环双环闭环控制系统，位置环采用圆光栅绝对位置传感器采集实时位置信号；

(2)对给定速度值V进行路径规划，计算出每个控制周期内的位置给定值θ

(3)将位置传感器得到的位置信号进行差分，然后将差分后的信号V

进一步，所述步骤(1)中的电流环采用PI控制器，PI控制器的表达式如下：

e

I

iout(k)＝K

其中，e

进一步，所述步骤(1)中的位置环采用PID控制器，PID控制器的表达式如下：

e

I

u(k)＝K

其中，e

进一步，所述步骤(2)中的路径规划表达式如下：

θ

θ(k)＝θ(k)+θ

其中，θ

进一步，所述步骤(3)中反馈到位置环输入端的反馈值进行限值处理。

进一步，所述步骤(3)中提高速率的平稳度的计算表达式如下：

V

-V

θ

其中，V

有益效果

与现有技术相比本发明具有以下优点。

1、本发明所述的转台速率平稳度前馈补偿方法与传统控制方法相比，可以在无需增加额外成本的基础上，进一步提高速率平稳度；

2、本发明所述转台速率平稳度前馈补偿方法，将速率波动信号前馈引入到控制器，加强了对速率波动的调节，从而实现转台速率平稳度的提高。

附图说明

以下结合附图对本发明作进一步详述。

图1是本发明转台控制系统示意图；

图2是未加入补偿算法的实时速率图；

图3是未加入补偿算法的实时位置差图；

图4是加入补偿算法的实时速率图；

图5是加入补偿算法的实时位置差图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述。

一种转台速率平稳度前馈补偿方法，该方法包括以下步骤：

(1)搭建转台位置环和电流环双环闭环控制系统，位置环采用圆光栅绝对位置传感器采集实时位置信号；

(2)对给定速度值V进行路径规划，计算出每个控制周期内的位置给定值θ

(3)将位置传感器得到的位置信号进行差分，然后将差分后的信号V

所述步骤(1)中的电流环采用PI控制器，PI控制器的表达式如下：

e

I

iout(k)＝K

其中，e

所述步骤(1)中的位置环采用PID控制器，PID控制器的表达式如下：

e

I

u(k)＝K

其中，e

所述步骤(2)中的路径规划表达式如下：

θ

θ(k)＝θ(k)+θ

其中，θ

所述步骤(3)中反馈到位置环输入端的反馈值进行限值处理。

所述步骤(3)中提高速率的平稳度的计算表达式如下：

V

-V

θ

其中，V

本发明所述方法的具体实施步骤为：

(1)搭建转台位置环和电流环双环闭环控制系统，电流环采用PI控制器，位置环采用PID控制器，位置环采用圆光栅绝对位置传感器采集实时位置信号；

对于如图1所示的转台控制系统，主要由位置环和电流环组成。电流环采用PI控制器，PI控制器的表达式如下：

e

I

iout(k)＝K

其中，e

位置环采用PID控制器，PID控制器的表达式如下：

e

I

u(k)＝K

其中，e

(2)对给定速度值V进行路径规划，计算出每个控制周期内的位置给定值θ

θ

θ(k)＝θ(k)+θ

其中，θ

(3)对圆光栅得到的位置信号进行差分，然后将此信号与给定速度值相比较，并乘上系数K

V

-V

θ

其中，V

实施例

首先，搭建转台控制系统，采用直流有刷电机J160LYX02A，27位圆光栅测角传感器，控制器采用DSP+FPGA结构实现；

采用电流环和位置环控制结构，电流环比例系数设为0.01，电流环积分系数设为3，位置环比例系数设为20，位置环积分系数设为1，位置环微分系数设为300；

速率波动反馈系数设为0.01，速率波动限幅值设为0.003；

通过实际测试对比，可得到测试结果，如图2、图3、图4和图5所示，其中图2和图3是未加入补偿的实时速率曲线和实时位置差曲线，图4和图5是加入补偿的实时速率曲线和实时位置差曲线，在未加入补偿前，速率波动最大达到了0.19°/s，均方根差为0.0439，而加入补偿后，速率波动降到了0.12°/s，均方根差降到了0.0267，速率平稳性提升了39.18％。

本发明采用所述转台速率平稳度前馈补偿方法，在位置环和电流环双环控制的基本上，将由位置信号得到的实时速率信号与期望速率的差值对速率波动进行前馈补偿，使其对速率波动值进行调节和控制，在不增加成本和计算量的情况下，可提高转台的速率平稳性。