兵工学报 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (4): 1071-1085.doi: 10.12382/bgxb.2022.0890
收稿日期:
2022-10-05
上线日期:
2023-04-28
通讯作者:
基金资助:
GAO Yuxuan, HOU Yuanlong*(), GAO Qiang, HOU Runmin
Received:
2022-10-05
Online:
2023-04-28
摘要:
机载目标跟踪系统由于受到外部干扰、内部参数摄动和未建模动态等扰动的影响,使跟踪控制分系统设计面临巨大的挑战。以两轴四框架的光电稳定平台为对象研究抗扰动控制方法,针对自抗扰控制的扰动补偿一般留有扰动残差和滑模控制会引入较大抖振的问题,设计一种自抗扰与快速非奇异终端滑模组合控制的方法。利用线性扩张状态观测器来估计总扰动量并在控制端进行补偿,从而允许设计滑模控制的控制率时采用较小的滑模切换增益,并通过设计快速非奇异终端滑模面得到控制率,加快系统收敛的同时避免非奇异现象。数值仿真结果表明,该组合控制方法在外部扰动和模型不确定性的影响下,可以实现快速收敛与高跟踪精度的同时引入较小的抖振,并且实现了机载目标跟踪系统需求的快速响应性能,验证了这个组合控制方法的有效性。
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GAO Yuxuan, HOU Yuanlong, GAO Qiang, HOU Runmin. Compound Control Method of ADRC and FNTSM for Airborne Object Tracking System[J]. Acta Armamentarii, 2023, 44(4): 1071-1085.
控制器 | 到达时间/s | 最大误差/rad | RMSE/rad |
---|---|---|---|
FCADRNTSM | 0.305 | 0.025 | 0.0053 |
LADRC | 0.728 | 0.026 | 0.0061 |
SMC | 1.028 | 0.017 | 0.0040 |
表1 阶跃响应仿真结果
Table 1 Simulation results of step response
控制器 | 到达时间/s | 最大误差/rad | RMSE/rad |
---|---|---|---|
FCADRNTSM | 0.305 | 0.025 | 0.0053 |
LADRC | 0.728 | 0.026 | 0.0061 |
SMC | 1.028 | 0.017 | 0.0040 |
控制器 | 到达时间/s | 最大误差/rad | RMSE/rad |
---|---|---|---|
FCADRNTSM | 0.168 | 0.026 | 0.0049 |
LADRC | 5.165 | 0.115 | 0.0741 |
SMC | 0.961 | 0.016 | 0.0021 |
表2 正弦仿真结果
Table 2 Simulation results with sinusoidal input
控制器 | 到达时间/s | 最大误差/rad | RMSE/rad |
---|---|---|---|
FCADRNTSM | 0.168 | 0.026 | 0.0049 |
LADRC | 5.165 | 0.115 | 0.0741 |
SMC | 0.961 | 0.016 | 0.0021 |
输入信号 | 到达时间/s | 最大误差/rad | RMSE/rad | |||
---|---|---|---|---|---|---|
FCADRNTSM 方法 | DOB+AETVSMC 方法 | FCADRNTSM 方法 | DOB+AETVSMC 方法 | FCADRNTSM 方法 | DOB+AETVSMC 方法 | |
5sin | 0.088 | 0.927 | 0.026 | 0.028 | 0.0047 | 0.0042 |
5sin | 0.087 | 0.942 | 0.026 | 0.029 | 0.0049 | 0.0043 |
5sin | 0.342 | 0.978 | 0.027 | 0.028 | 0.0053 | 0.0048 |
5sin | 0.339 | 1.017 | 0.026 | 0.027 | 0.0054 | 0.0053 |
表3 不同输入信号下的跟踪误差比较
Table 3 Comparison of tracking errors with different input signals
输入信号 | 到达时间/s | 最大误差/rad | RMSE/rad | |||
---|---|---|---|---|---|---|
FCADRNTSM 方法 | DOB+AETVSMC 方法 | FCADRNTSM 方法 | DOB+AETVSMC 方法 | FCADRNTSM 方法 | DOB+AETVSMC 方法 | |
5sin | 0.088 | 0.927 | 0.026 | 0.028 | 0.0047 | 0.0042 |
5sin | 0.087 | 0.942 | 0.026 | 0.029 | 0.0049 | 0.0043 |
5sin | 0.342 | 0.978 | 0.027 | 0.028 | 0.0053 | 0.0048 |
5sin | 0.339 | 1.017 | 0.026 | 0.027 | 0.0054 | 0.0053 |
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