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卡尔曼滤波器在抑制力矩扰动中的应用

刘磊,  沈宏海,  张葆

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刘磊, 沈宏海, 张葆. 卡尔曼滤波器在抑制力矩扰动中的应用[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(7): 2240-2244.
引用本文: 刘磊, 沈宏海, 张葆. 卡尔曼滤波器在抑制力矩扰动中的应用[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(7): 2240-2244.
shu
Liu Lei, Shen Honghai, Zhang Bao. Application of Kalman filter in suppressing torque disturbance[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(7): 2240-2244.
Citation: Liu Lei, Shen Honghai, Zhang Bao. Application of Kalman filter in suppressing torque disturbance[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(7): 2240-2244.
shu

卡尔曼滤波器在抑制力矩扰动中的应用

  • 1.

    中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院航空光学成像与测量重点实验室,吉林长春 130033;

  • 2.

    中国科学院大学,北京 100049

基金项目: 

国家863 计划（2008AA121803）;国家973 计划（2009CB72400102A）

详细信息
    作者简介:

    刘磊（1984-），男，博士生，主要从事航空平台伺服控制方面的研究。Email：ll1313113@163.com

  • 中图分类号: V243.5;TP273

Application of Kalman filter in suppressing torque disturbance

  • 1.

    Key Laboratory of Airborne Optical Imaging and Measurement,Changchun Institute of Optics,Fine Mechanics and Physics,Chinese Academy of Sciences,Changchun 130033,China;

  • 2.

    University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China

  • 摘要: 在光电稳定平台中，摩擦力矩以及探测器制冷机扰动力矩都是影响平台稳定精度的主要扰动源之一。为了克服经典控制方法对机载光电稳定平台探测器制冷机扰动力矩和轴系摩擦力矩抑制能力的不足，在机载光电稳定平台中引入卡尔曼滤波器算法，其作用在于用递推算法将系统及随机测量噪声滤掉。仿真结果表明，采用此方法可以有效抑制轴系力矩扰动。与普通PID 校正算法相比，采用卡尔曼滤波器闭环校正算法的调速精度由40%提高到优于1%。达到了提高稳定精度，克服噪声干扰的目的。
    Abstract: In O-E stabilization turret, the stirling cooler's disturbance and axis's friction torque are both the main disturbance. Considering the traditional control methods are insufficient to restrain the above two kinds of disturbance, Kalman filter algorithm was introduced to the photoelectric stabilized turret in this paper, its role was to use the recursive algorithm to filter the system and random measurement noise. The simulation results prove it effective. Compared with the classic PID regulator, the regulator based Kalman filter can improve the stable precision from 40% to 1%. The goals to improve the stability and to overcome the noise interference are realized.
  • [1]
    [2] Li Yongjun, Yang Wenshu, Fan Yongkun, et al. Controller design and simulation for friction moment compensation on high-precision turntable [J]. Opto-Electronic Engineering, 2008, 35(12): 126-130. (in Chinese) 李拥军, 杨文淑, 范永坤, 等. 高精度转台摩擦力矩补偿控制器设计与仿真[J]. 光电工程, 2008, 35(12): 126-130.
    [3] Zhu Huazheng, Fan Dapeng, Zhang Wenbo, et al. Influence analysis of the mass imbalance torque on the performance of seeker servo mechanism[J]. Infrared and Laser Engineering, 2009, 38(5): 767-772. (in Chinese) 朱华征, 范大鹏, 张文博, 等. 质量不平衡力矩对导引头伺服机构性能影响分析[J]. 红外与激光工程, 2009, 38(5): 767-772.
    [4]
    [5] Yang Yuankai, Liang Xuying. Dynamic compensation for friction moment in accurate test table [J]. Acta Automatica Sinica, 1983, 9(4): 248-252. (in Chinese) 杨元恺, 郎需英. 精密转台中摩擦力矩的动态补偿[J]. 自动化学报, 1983, 9(4): 248-252.
    [6]
    [7] Shen Yeqing, Gong Huajun, Xiong Yan. Object tracking in precision guided system and Kalman filtering [J]. Infrared and Laser Engineering, 2006, 35(S): 105-110. (in Chinese) 沈晔青, 龚华军, 熊琰. 精确制导系统中的目标跟踪与卡尔曼滤波[J]. 红外与激光工程, 2006, 35(S): 105-110.
    [8]
    [9] Yao Xiujuan, Zhang Yongke, Peng Xiaole, et al. Design of a digital controller for ratio gyrostabilized TV seeker platform [J]. Electronics Optics Control, 2006，13(3): 75-77. (in Chinese) 姚秀娟, 张永科, 彭晓乐, 等. 速率陀螺稳定电视导引头平台数字控制器设计[J]. 电光与控制, 2006，13(3): 75-77.
    [10]
    [11] Zheng Yan, Tan Qingchang, Wang Shufan, et al. Kalman filter for automatic tracking on the vehicular fire control system [J]. Infrared and Laser Engineering, 2010, 39 (2): 346-351. (in Chinese) 郑岩, 谭庆昌, 王树范, 等. 车载火控系统自动跟踪的卡尔曼滤波[J]. 红外与激光工程, 2010, 39(2): 346-351.
    [12]
    [13] Bo Li. Nonlinear induced disturbance rejection in inertial stabilization systems[C]//SPIE, 1996, 2739： 421-427..
    [14]
    [15]
    [16] Qin Jirong, Shen Anjun. Modern DC Servo Control Technology and Its System Design [M]. Beijing: Machinery Industry Press, 1999. (in Chinese) 秦继荣, 沈安俊. 现代直流伺服控制技术及其系统设计 [M]. 北京: 机械工业出版社, 1999.
    [17] Zhang Shaode, Chen Zhucheng. Design method for servo-system based on disturbance observer [J]. Journal of UEST of China, 2005, 34(1): 85-88. (in Chinese) 张绍德, 陈主成. 一种基于干扰观测器的伺服系统设计 [J]. 电子科技大学学报, 2005, 34(1): 85-88.
    [18]
    [19] Zhao Yanling, Wu Shuhong. MATLAB and SIMULINK Engineering Application [M]. Beijing: Publishing House of Electronics Industry, 2002. (in Chinese) 赵彦玲, 吴淑红. MATLAB 与SIMULINK 工程应用[M]. 北京: 电子工业出版社, 2002.
  • [1] 杜玉红, 刘通, 李巍, 赵地.  激光雷达轴系摩擦力矩检测设备自更新控制算法及验证 . 红外与激光工程, 2022, 51(8): 20210591-1-20210591-7. doi: 10.3788/IRLA20210591
    [2] 于洋, 张红刚, 高军科, 王建刚.  光电平台角位置信息摩擦观测补偿技术 . 红外与激光工程, 2022, 51(5): 20210557-1-20210557-8. doi: 10.3788/IRLA20210557
    [3] 张越杰, 张鹏, 冉承平, 张新勇.  扰动分离自抗扰控制在光电稳定平台上的应用 . 红外与激光工程, 2021, 50(10): 20210068-1-20210068-9. doi: 10.3788/IRLA20210068
    [4] 李明, 张晓光, 李璞.  惯性稳定平台固有特性参数辨识 . 红外与激光工程, 2019, 48(S1): 89-96. doi: 10.3788/IRLA201948.S117004
    [5] 方宇超, 李梦雪, 车英.  基于自抗扰控制的光电平台视轴稳定技术研究 . 红外与激光工程, 2018, 47(3): 317005-0317005(9). doi: 10.3788/IRLA201847.0317005
    [6] 王凯迪, 苏秀琴, 李哲, 吴少博.  像移补偿快速反射镜时频特性优化控制 . 红外与激光工程, 2018, 47(S1): 112-118. doi: 10.3788/IRLA201847.S120003
    [7] 任彦, 牛志强.  新型终端滑模在光电稳定平台中的应用 . 红外与激光工程, 2018, 47(6): 617005-0617005(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0617005
    [8] 曾钦勇, 秦开宇, 邓键, 尹彦东, 王茜.  光电稳定平台的MDO总体设计 . 红外与激光工程, 2018, 47(9): 918003-0918003(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0918003
    [9] 王伟, 纪毅, 石忠佼, 林德福, 林时尧.  基于扩展卡尔曼滤波器的捷联导引头刻度尺参数辨识 . 红外与激光工程, 2017, 46(4): 417003-0417003(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0417003
    [10] 杨宏韬, 高慧斌, 刘鑫.  基于双重扩展卡尔曼滤波器的共轴跟踪技术研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(5): 531001-0531001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0531001
    [11] 李红光, 纪明, 寿少俊, 彭富伦, 李磊.  上反射镜式光电系统复合轴稳定机理 . 红外与激光工程, 2016, 45(7): 731001-0731002(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0731001
    [12] 范新明, 曹剑中, 杨洪涛, 王华伟, 杨磊, 廖加文, 王华, 雷杨杰.  改进粒子群优化在稳定平台多空间分析模型的应用 . 红外与激光工程, 2015, 44(8): 2395-2400.
    [13] 宋江鹏, 孙广利, 周荻, 蔡慧敏.  反射镜光电平台视轴稳定技术研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(6): 1904-1911.
    [14] 李彦, 孙彦凤, 王旭, 姜漫.  采用光纤滤波器的高波长稳定性掺铒光纤光源 . 红外与激光工程, 2015, 44(1): 244-248.
    [15] 王伟, 林德福, 徐平.  捷联导引头弹目视线角速率估计 . 红外与激光工程, 2015, 44(10): 3066-3069.
    [16] 唐涛, 张桐, 黄永梅, 付承毓.  惯性稳定平台中的加速度反馈控制技术 . 红外与激光工程, 2014, 43(10): 3462-3466.
    [17] 王增发, 孙丽娜, 李刚, 张建华.  机载光电平台自主引导精度分析 . 红外与激光工程, 2014, 43(11): 3585-3591.
    [18] 胥青青, 刘伟, 纪明, 杨光, 尹明东, 李红光.  远程红外探测系统瞄准线高精度稳定技术 . 红外与激光工程, 2014, 43(11): 3646-3650.
    [19] 李贤涛, 张葆, 孙敬辉, 毛大鹏, 柏旭光, 沈宏海.  航空光电稳定平台扰动频率自适应的自抗扰控制 . 红外与激光工程, 2014, 43(5): 1574-1581.
    [20] 孙高, 朱明超, 贾宏光, 刘慧.  摩擦自适应补偿在导引头稳定平台控制系统中的应用 . 红外与激光工程, 2013, 42(5): 1316-1321.
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-11-12
  • 修回日期:  2013-12-14
  • 刊出日期:  2014-07-25

卡尔曼滤波器在抑制力矩扰动中的应用

  • 1. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院航空光学成像与测量重点实验室,吉林长春 130033;
  • 2. 中国科学院大学,北京 100049
    • 作者简介:

    刘磊（1984-），男，博士生，主要从事航空平台伺服控制方面的研究。Email：ll1313113@163.com

  • 收稿日期: 2013-11-12
  • 修回日期: 2013-12-14
  • 刊出日期: 2014-07-25
基金项目:

国家863 计划（2008AA121803）;国家973 计划（2009CB72400102A）

  • 中图分类号: V243.5;TP273

摘要: 在光电稳定平台中，摩擦力矩以及探测器制冷机扰动力矩都是影响平台稳定精度的主要扰动源之一。为了克服经典控制方法对机载光电稳定平台探测器制冷机扰动力矩和轴系摩擦力矩抑制能力的不足，在机载光电稳定平台中引入卡尔曼滤波器算法，其作用在于用递推算法将系统及随机测量噪声滤掉。仿真结果表明，采用此方法可以有效抑制轴系力矩扰动。与普通PID 校正算法相比，采用卡尔曼滤波器闭环校正算法的调速精度由40%提高到优于1%。达到了提高稳定精度，克服噪声干扰的目的。

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