基于遺傳算法的陀螺穩(wěn)定平臺速度環(huán)的自抗擾控制.pdf

1、陀螺穩(wěn)定平臺是慣性導航、制導及測量系統(tǒng)中的核心設備，它能夠有效地隔離運動載體的擾動從而盡可能地保持平臺穩(wěn)定，以保證搭載在平臺上的光電跟蹤設備（相機、望遠鏡和武器設備等）的視軸能夠精確穩(wěn)定地指向特定的目標。陀螺穩(wěn)定平臺廣泛應用于各種軍事和民用工程中。隨著工程應用領域?qū)ο到y(tǒng)控制精度要求的不斷提高，傳統(tǒng)的PID控制技術已經(jīng)難以滿足對陀螺穩(wěn)定平臺越來越來高的性能要求，因此對陀螺穩(wěn)定平臺進行新的控制方案的設計，已經(jīng)成為研究的一項熱點。
　　

2、自抗擾控制技術可以實時地估計補償被控系統(tǒng)內(nèi)的各種擾動，是近年來受到廣泛關注和研究的一種新型的控制策略。自抗擾控制技術具有經(jīng)典PID控制不依賴被控系統(tǒng)精確模型的優(yōu)點，且控制算法具有較強的魯棒性，在解決傳統(tǒng)PID控制無法解決的控制問題上，得到了大量的應用研究。
　　本論文主要研究具有兩軸四框架結構的機載光電陀螺穩(wěn)定平臺上的基于遺傳算法的自抗擾控制器的設計問題，所做的具體工作可歸納如下:
　　(1)在兩軸四框架陀螺穩(wěn)定平臺內(nèi)方位速

3、度環(huán)的非線性模型基礎上，將自抗擾控制技術引入陀螺穩(wěn)定平臺的控制系統(tǒng)中。在陀螺穩(wěn)定平臺內(nèi)方位速度系統(tǒng)上設計自抗擾控制器時，考慮了實際的系統(tǒng)特性以及設計簡單、工程上易于實現(xiàn)的原則，將參考信號直接引入速度環(huán)系統(tǒng)，即采用方程為1的過渡過程安排環(huán)節(jié)，反饋控制律選用工程上常用的PI反饋，而在設計擴張狀態(tài)觀測器時通過選用線性函數(shù)的方式將其中配置非線性函數(shù)的問題轉(zhuǎn)變成配置參數(shù)的問題，大大降低了設計的難度，這為自抗擾控制在陀螺穩(wěn)定平臺上的應用推廣提供了一

4、種良好的設計思路。
　　(2)在設計自抗擾控制器中的擴張狀態(tài)觀測器時，采用遺傳算法進行參數(shù)尋優(yōu)。由于自抗擾控制器的參數(shù)設計并沒有完善的理論指導，在工程上通常直接進行調(diào)試的做法需要很強的經(jīng)驗性和技巧性，這里，在得到擴張狀態(tài)觀測器的穩(wěn)定性條件后，采用遺傳算法工具箱來進行擴張狀態(tài)觀測器的參數(shù)辨識:通過調(diào)用MATLAB中集成的遺傳算法工具箱，對編寫的適應度函數(shù)進行尋優(yōu)搜索，最終得到在不同適應度函數(shù)下的四組不同的參數(shù)值。采用遺傳算法工具進行

5、擴張狀態(tài)觀測器的參數(shù)辨識，效率是非常高的，在對應的適應度函數(shù)下能迅速得到參數(shù)的最優(yōu)值，這避免了根據(jù)經(jīng)驗進行調(diào)試的盲目性，在工程應用上也是一種高效的策略。
　　(3)進行仿真平臺的建立及實驗分析。由于平臺在正常情況下都是工作在低速環(huán)境，此時非線性摩擦力矩是系統(tǒng)的主要干擾因素。在研究課題小組前期工作所建立的非線性摩擦力模型的基礎上，在Simulink中搭建自抗擾控制系統(tǒng)的仿真平臺。在實驗中，對遺傳算法工具箱辨識出的四組參數(shù)下的擴張狀態(tài)