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线性扩张状态观测器的改进及在空间光通信粗跟踪的应用

顾健 艾勇 单欣 王整 刘敏 熊准

顾健, 艾勇, 单欣, 王整, 刘敏, 熊准. 线性扩张状态观测器的改进及在空间光通信粗跟踪的应用[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(3): 322002-0322002(8). doi: 10.3788/IRLA201645.0322002
引用本文: 顾健, 艾勇, 单欣, 王整, 刘敏, 熊准. 线性扩张状态观测器的改进及在空间光通信粗跟踪的应用[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(3): 322002-0322002(8). doi: 10.3788/IRLA201645.0322002
Gu Jian, Ai Yong, Shan Xin, Wang Zheng, Liu Min, Xiong Zhun. Improvement of linear ESO and its application in space optical communication coarse tracking[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(3): 322002-0322002(8). doi: 10.3788/IRLA201645.0322002
Citation: Gu Jian, Ai Yong, Shan Xin, Wang Zheng, Liu Min, Xiong Zhun. Improvement of linear ESO and its application in space optical communication coarse tracking[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(3): 322002-0322002(8). doi: 10.3788/IRLA201645.0322002

线性扩张状态观测器的改进及在空间光通信粗跟踪的应用

doi: 10.3788/IRLA201645.0322002
基金项目: 

国家自然科学基金(11204220);光电控制技术重点实验室和航空科学基金联合资助(201351S5002)

详细信息
    作者简介:

    顾健(1987-),男,博士生,主要从事空间光通信、跟踪技术和控制算法方面的研究。Email:gujain@whu.edu.cn;艾勇(1958-),男,教授,博士生导师,博士,主要从事激光通信和FPI方面的研究。Email:aiyong009@163.com

    顾健(1987-),男,博士生,主要从事空间光通信、跟踪技术和控制算法方面的研究。Email:gujain@whu.edu.cn;艾勇(1958-),男,教授,博士生导师,博士,主要从事激光通信和FPI方面的研究。Email:aiyong009@163.com

  • 中图分类号: TN929.1

Improvement of linear ESO and its application in space optical communication coarse tracking

  • 摘要: 针对传统自抗扰控制器的扰动补偿效果随着扰动频率增加迅速下降的问题,提出了一种基于改进的线性扩张状态观测器的自抗扰控制方法。该方法首先对粗跟踪进行系统分析、简化及辨识;然后对线性扩张状态观测器的观测原理进行详细推导与论证,从理论上指出其不足,提出了一种改进的线性扩张状态观测器;最后将改进的算法与PID调节器相结合,实现了粗跟踪的自抗扰控制。实验结果表明:针对幅度在1、频率在0.5~2.5 Hz间的外部位置扰动,传统的自抗扰控制器随着扰动频率的增加,扰动隔离度下降非常明显,2 Hz时的提升程度仅为0.5 Hz处的9.5%;而采用改进的算法使扰动隔离度至少提高了4.146 dB,且随着扰动频率的增加,扰动隔离度的提升非常稳定,2.5 Hz时的提升程度与0.5 Hz处几乎一致;此外,该方法有较好的鲁棒性,允许被控对象在20%的范围内变化。理论分析、仿真分析、物理实验均证明该方法的有效性,对类似的光电跟踪系统有一定的参考价值。
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-07-14
  • 修回日期:  2015-08-16
  • 刊出日期:  2016-03-25

线性扩张状态观测器的改进及在空间光通信粗跟踪的应用

doi: 10.3788/IRLA201645.0322002
    作者简介:

    顾健(1987-),男,博士生,主要从事空间光通信、跟踪技术和控制算法方面的研究。Email:gujain@whu.edu.cn;艾勇(1958-),男,教授,博士生导师,博士,主要从事激光通信和FPI方面的研究。Email:aiyong009@163.com

    顾健(1987-),男,博士生,主要从事空间光通信、跟踪技术和控制算法方面的研究。Email:gujain@whu.edu.cn;艾勇(1958-),男,教授,博士生导师,博士,主要从事激光通信和FPI方面的研究。Email:aiyong009@163.com

基金项目:

国家自然科学基金(11204220);光电控制技术重点实验室和航空科学基金联合资助(201351S5002)

  • 中图分类号: TN929.1

摘要: 针对传统自抗扰控制器的扰动补偿效果随着扰动频率增加迅速下降的问题,提出了一种基于改进的线性扩张状态观测器的自抗扰控制方法。该方法首先对粗跟踪进行系统分析、简化及辨识;然后对线性扩张状态观测器的观测原理进行详细推导与论证,从理论上指出其不足,提出了一种改进的线性扩张状态观测器;最后将改进的算法与PID调节器相结合,实现了粗跟踪的自抗扰控制。实验结果表明:针对幅度在1、频率在0.5~2.5 Hz间的外部位置扰动,传统的自抗扰控制器随着扰动频率的增加,扰动隔离度下降非常明显,2 Hz时的提升程度仅为0.5 Hz处的9.5%;而采用改进的算法使扰动隔离度至少提高了4.146 dB,且随着扰动频率的增加,扰动隔离度的提升非常稳定,2.5 Hz时的提升程度与0.5 Hz处几乎一致;此外,该方法有较好的鲁棒性,允许被控对象在20%的范围内变化。理论分析、仿真分析、物理实验均证明该方法的有效性,对类似的光电跟踪系统有一定的参考价值。

English Abstract

参考文献 (16)

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