一种基于自抗扰的天线位置控制方法
【专利摘要】本发明提供一种基于自抗扰的天线位置控制方法，所述方法包括：利用电机的电压平衡方程和转矩平衡方程，建立天线位置控制系统的数学模型；根据所述天线位置控制系统的数学模型，确定天线位置控制系统的状态方程，并建立二阶扩张状态观测器，其中，天线实际位置角度为所述状态方程的状态量；预设天线位置控制角度，比例微分器接收到天线位置控制指令后，对预设的天线位置控制角度进行处理，同时，所述二阶扩张状态观测器实时估测天线位置控制系统的扰动，并将补偿值实时反馈给所述比例微分器，以输出天线位置控制信号，控制天线指向；本发明可以提高测控天线的抗干扰能力、降低天线系统的超调量。
【专利说明】一种基于自抗扰的天线位置控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及航天器测控领域，特别涉及一种基于自抗扰的天线位置控制方法。
【背景技术】
[0002] 随着我国航天事业的飞速发展，月球和深空探测等新型和高密度航天器发射任务 对测控天线总控制系统提出了更高的指标要求，不仅要有更高的跟踪精度，良好的动态性 能，较好的低速平稳性，还应有更好的抗干扰能力和可靠性。
[0003] 目前，公知的天线位置控制普遍采用PID控制器，其核心思想是利用反馈误差调 节系统，直接处理误差反馈信号，但是直接处理误差反馈信号将导致系统要求达到的快速 响应与平稳性间的矛盾、消除输入与输出误差与处理误差信号时引入噪声间的矛盾等等； 且PID控制器对系统参数的改变和内、外干扰适应性较差，在复杂环境干扰下一次性整定 得到的PID参数不能保证其控制效果长期稳定地保持最佳状态。
[0004] 基于此，现有技术确实有待于改进。
【发明内容】
[0005] 本发明需解决的技术问题是提供一种天线位置控制方法，以提高测控天线的抗干 扰能力、降低天线系统的超调量。
[0006] 为了解决上述问题，本发明提供一种基于自抗扰的天线位置控制方法，其采用的 技术方案如下：
[0007] S1、利用电机的电压平衡方程和转矩平衡方程，建立天线位置控制系统的数学模 型；
[0008] S2、根据所述天线位置控制系统的数学模型，确定天线位置控制系统的状态方程， 并建立二阶扩张状态观测器，其中，天线实际位置角度为所述状态方程的状态量；
[0009] S3、预设天线位置控制角度，比例微分器接收到天线位置控制指令后，对预设的天 线位置控制角度进行处理，同时，所述二阶扩张状态观测器实时估测天线位置控制系统的 扰动，并将补偿值实时反馈给所述比例微分器，以输出天线位置控制信号，控制天线指向。
[0010] 优选的，所述步骤S1中根据电机的电压平衡方程和转矩平衡方程，得到的天线位 置控制系统的数学模型为：
[0011]
【权利要求】
1. 一种基于自抗扰的天线位置控制方法，其特征在于，所述方法包括： 51、 利用电机的电压平衡方程和转矩平衡方程，建立天线位置控制系统的数学模型； 52、 根据所述天线位置控制系统的数学模型，确定天线位置控制系统的状态方程，并建 立二阶扩张状态观测器，其中，天线实际位置角度为所述状态方程的状态量； 53、 预设天线位置控制角度，比例微分器接收到天线位置控制指令后，对预设的天线位 置控制角度进行处理，同时，所述二阶扩张状态观测器实时估测天线位置控制系统的扰动， 并将补偿值实时反馈给所述比例微分器，以输出天线位置控制信号，控制天线指向。
2. 如权利要求1所述的基于自抗扰的天线位置控制方法，其特征在于，所述步骤S1中 根据电机的电压平衡方程和转矩平衡方程，得到的天线位置控制系统的数学模型为：
其中，Ua为电机电枢端电压，为电机反电势系数，九为电机轴旋转角速度，Ra为电机 电枢回路总电阻，Ia为电机电枢电流，La为电机电枢回路总电感，Κπ为电机力矩系数，N为 齿轮箱变比，为天线负载折算到电机轴输出端力矩，J m为电机轴转动惯量，I为电机轴旋 转角加速度，Ja为天线转动惯量，良为天线实际旋转角加速度，Θ a为天线实际旋转角度，Kg 为齿轮箱输出轴端等效刚度。
3. 如权利要求2所述的基于自抗扰的天线位置控制方法，其特征在于，所述步骤S2进 一步包括： 521、 定义天线位置控制系统的状态量，其表达式如下：
其中，y是输出量，Χι，χ2均为状态量，且Xl为天线实际旋转角度θ a，x2为扩张状态量； d为天线位置控制系统的扰动量； 522、 根据所述天线位置控制系统的状态量，确定天线位置控制系统的状态方程，其表 达式如下：
其中4是Xl的一阶微分值、紅是χ2的一阶微分值，ug为天线位置控制信号，ξ为d的 估测值，h为Ug的系数； 根据所述天线位置控制系统的数学模型，确定天线位置控制系统的状态方程中k的表 达式为：
其中，k为位置环路的比例系数； S23、根据所述天线位置控制系统的状态方程，建立二阶扩张状态观测器，其表达式如 下：
其中，e是状态误差，Zl，z2是二阶扩张状态观测器的输出，且Zl是状态量 Xl的估测值， z2是状态量x2的估测值，是二阶扩张状态观测器带宽。
4.如权利要求3所述的基于自抗扰的天线位置控制方法，其特征在于，所述步骤S3中， 所述比例微分器传递函数为： Cpd 一 kP+kD · s 相应的，所述天线位置控制信号的表达式为：
其中，kp为比例系数，kD为微分系数；Θ ^为预设天线位置控制角度，么天线实际旋转角 速度。
【文档编号】G05D1/08GK104090577SQ201410281588
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年6月18日 优先权日:2014年6月18日
【发明者】邱德敏, 刘光平, 周涤宇, 谭甲坤, 孙清 申请人:中国人民解放军63756部队