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分数阶PID干扰观测器在光电跟踪系统中的研究
| 论文题名： | 分数阶PID干扰观测器在光电跟踪系统中的研究 |
| 关键词： | 舰艇;光电跟踪系统;干扰观测器;视轴补偿;滤波预测 |
| 摘要： | 光电跟踪系统是一个广泛应用在侦察、光电对抗、反制飞行器目标和精确测量等方面的综合光电系统。由于舰艇在使用设备的过程中会受到海浪、风力等多种因素的影响，导致光电设备随着舰艇做相同的动作，很大程度上降低了捕获跟踪目标的精度。通过对影响光电跟踪设备的跟踪精度的各类因素进行分析本文采用粗精通道的两级通道的复合控制方法，粗跟踪通道在使用传统PID控制的控制系统基础上，采用分数阶PID控制以及干扰观测器相结合的鲁棒控制。精跟踪系统采用以快速反应镜为主的被控对象的控制系统来消除粗跟踪控制系统的残差。对于潜航器摇摆对跟踪的扰动，采用卡尔曼滤波进行扰动解算补偿给粗跟踪控制系统，减少视场旋转给瞄准带来的误差。 首先，通过分析光电跟踪系统受到的各类扰动，从复合轴控制方法中的粗跟踪通道和精跟踪通道入手，从两个通道的被控对象入手分别建立跟踪模型，并对复合轴控制的有效性进行分析，从原理上简单做了验证。 其次，从粗精跟踪通道被控对象建立的模型上改进控制方法。为了保证控制系统不被外部干扰以及其他因素导致跟踪精度下降，又有足够的稳定性和鲁棒性。先从粗跟踪通道入手，采用分数阶PID控制以及干扰观测器来消除模型不确定性等其他干扰因素，增强了抑制扰动的性能。再结合精跟踪通道，用整数阶PID控制快速反射镜，并对复合轴控制结果进行了数值分析。 最后，对于可以较为精确预测的舰艇摇晃设计了前馈补偿的视轴消旋。在该情况下采用基于卡尔曼滤波的预测方法，用于减小舰艇摇晃对系统跟踪精度的影响，在目标运动模型上建立预测来估计扰动，达到补偿的效果。 |
| 作者： | 张雨恒 |
| 专业： | 导航制导与控制 |
| 导师： | 周本谋;刘宗凯 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京理工大学 |
| 学位年度： | 2019 |
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