虚拟复合轴伺服系统的等效复合控制方法

董浩，霍炬，毕永涛

(1.哈尔滨工业大学 控制与仿真中心，黑龙江 哈尔滨 150080;2.哈尔滨工业大学 电气工程系，黑龙江 哈尔滨 150080; 3.中国运载火箭技术研究院研究发展中心，北京 100076)

光电跟踪伺服系统具有捕获瞄准功能，广泛应用于航天、航空、地面设备中［1］.由于跟踪探测器的采样频率及时滞特性，回路带宽较低，增益难于提高，跟踪精度较低.跟踪过程中，探测设备只获得偏差信号，目标运动参数(位置、速度、加速度)未知且不能直接测量，无法通过复合控制提高跟踪精度.根据已知的信息对运动目标参数进行估计，从而构成等效复合控制是提高伺服系统跟踪精度的有效方法，工程上常用伺服系统的位置、速度信息经微分低通滤波后代替目标的速度、加速度进行前馈，形成速度、加速度滞后补偿［2］，文献［3-5］指出该方法会降低系统稳定裕度，使系统处于临界稳定状态;文献［6-8］采用卡尔曼滤波估计目标运动位置、速度，构成等效复合控制或者同轴跟踪，但依赖目标运动模型及状态噪声和量测噪声统计特性.卡尔曼滤波对移动载体光电稳定跟踪平台不适用，因为稳定回路闭环于惯性空间，而平台位置信息包含载体运动，无法通过对平台位置及偏差量合成目标位置观测量;平台速度由陀螺仪测量，测量噪声呈现典型的时变非线性特征，难于获得精确统计特性［9］.

本文在复合轴伺服系统基本原理与工程实践有关结论［10-12］基础上提出虚拟复合轴伺服系统，并……