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光电跟踪伺服系统的自适应差分进化算法辨识

程龙,  陈娟,  陈茂胜,  徐婧,  王卫兵,  王挺峰,  郭劲

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程龙, 陈娟, 陈茂胜, 徐婧, 王卫兵, 王挺峰, 郭劲. 光电跟踪伺服系统的自适应差分进化算法辨识[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(7): 731002-0731002(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0731002
引用本文: 程龙, 陈娟, 陈茂胜, 徐婧, 王卫兵, 王挺峰, 郭劲. 光电跟踪伺服系统的自适应差分进化算法辨识[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(7): 731002-0731002(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0731002
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Cheng Long, Chen Juan, Chen Maosheng, Xu Jing, Wang Weibing, Wang Tingfeng, Guo Jin. Adaptive differential evolution algorithm identification of photoelectric tracking servo system[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(7): 731002-0731002(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0731002
Citation: Cheng Long, Chen Juan, Chen Maosheng, Xu Jing, Wang Weibing, Wang Tingfeng, Guo Jin. Adaptive differential evolution algorithm identification of photoelectric tracking servo system[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(7): 731002-0731002(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0731002
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光电跟踪伺服系统的自适应差分进化算法辨识

doi: 10.3788/IRLA201645.0731002
  • 1.

    长春工业大学 电气与电子工程学院,吉林 长春 130033;

  • 2.

    长光卫星技术有限公司,吉林 长春 130033;

  • 3.

    中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 激光与物质相互作用国家重点实验室,吉林 长春 130033

基金项目: 

激光与物质相互作用国家重点实验室基金（SKLLIM0902-01）

详细信息
    作者简介:

    程龙(1989-),男,硕士,主要从事电子学设计、伺服控制技术研究方面的研究。Email:longcheng201304011@163.com

    通讯作者: 陈娟(1961-),女,教授,研究员,博士生导师,博士,主要从事光电跟踪等方面的研究。Email:chenjuan@mail.ccut.edu.cn

  • 中图分类号: TP13

Adaptive differential evolution algorithm identification of photoelectric tracking servo system

  • 1.

    College of Electrical and Electronic Engineering,Changchun University of Technology,Changchun 130033,China;

  • 2.

    Changguang Satellite Technology Co.,Ltd.,Changchun 130033,China;

  • 3.

    State Key Laboratory of Laser Interaction with Matter,Changchun Institute of Optics,Fine Mechanics and Physics,Chinese Academy of Sciences,Changchun 130033,China

  • 摘要: 为了获得准确的光电跟踪伺服系统的模型，采用自适应差分进化算法对光电跟踪伺服系统进行辨识研究，该算法根据辨识误差平方和自动调整变异、交叉因子。在输入为正弦离散数字信号下辨识系统的离散模型。为了验证算法的有效性，在频域内与扫频法辨识的一、二阶模型和系统实际输出比较研究。实验结果表明：在相同正弦离散信号条件下，辨识输出与系统实际输出基本一致，与扫频法的RMSE相比减小了20.33%，二阶模型在高频段偏离系统实际输出稍大些，一阶系统输出与系统实际输出基本一致。研究结果表明，自适应差分进化算法计算量小，方法简便，辨识准确，在光电跟踪伺服控制领域具有一定的工程应用价值。
    Abstract: In order to obtain an accurate model of the photoelectric tracking servo system, the identification using adaptive differential evolution algorithm based on the identification error sum was adopted. The mutation and crossover factor of the algorithm was automatically adjusted. The discrete model of system was identified under the situation of discretely sine digital signal input. Furthermore, the output of the first-order and second-order model using the sweeping frequency method in the frequency domain was compared with the output of the reality to prove the validity of the algorithm. Experimental result shows that under the same discretely sine signal input, the result of the identification is same with the real-life result and reduced about 20.33% in the RMSE compared with the sweeping frequency method. The second-order model has a bigger deviation in the high frequency domain and the first-order model has the same output with the real-life output. The adaptive differential evolution algorithm has a smaller amount of calculation and an accurate identification, besides, this method is simple enough. In summary, this method has a certain value in the engineering application.
  • [1] Wang Weibing. Research in theory and experiment of control strategies for opto-electronics tracking servo system[D]. Beijing:University of Chinese Academy of Sciences, 2012. (in Chinese)王卫兵. 光电跟踪伺服系统控制策略理论与实验研究[D]. 中国科学院大学, 2012.
    [2] Qin Lai'an, Hou Zaihong, Wu Yi. Transfer function identification method and its application in photoelectrical tracking system[J]. Infrared and Laser Engineering, 2012, 41(10):2810-2816. (in Chinese)秦来安, 侯再红, 吴毅. 光电跟踪架传递函数辨识方法及应用[J]. 红外与激光工程, 2012, 41(10):2810-2816.
    [3] Ji Qibing, Liu Ziyi. Novel identification method with time delay from step response[J]. Journal of System Simulation, 2010, 22(9):2168-2172. (in Chinese)靳其兵, 刘子宜. 基于阶跃响应的带纯滞后闭环辨识新方法[J]. 系统仿真学报, 2010, 22(9):2168-2172.
    [4] Li Hesheng, Mao Jianqin, Zhang Futang, et al. An algorithm for impulse response identification based on fixed scale orthogonal wavelet packet transform[J]. Acta Automatica Sinica, 2003, 29(3):242-251.
    [5] Zhao Weihu, Zhao Jing, Zhao Shanghong, et al. Scheduling algorithm for data relay satellite optical network based on self-adaptive genetic algorithm[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(4):1311-1316. (in Chinese)赵卫虎, 赵静, 赵尚弘, 等. 自适应遗传算法的数据中继卫星光网络资源调度算法[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(4):1311-1316.
    [6] Huang Yu, Han Pu, Liu Changliang, et al. An improved quantum particle swarm optimization and its application in system identification[J]. Proceedings of the CSEE, 2011, 31(20):114-120. (in Chinese)黄宇, 韩璞, 刘长良, 等. 改进量子粒子群算法及其在系统辨识中的应用[J]. 中国电机工程学报, 2011, 31(20):114-120.
    [7] Zhao Xijing, Liu Guangbin, Wang Lixin, et al. Augmented cubature Kalman filter/Kalman filter integrated algorithm[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(2):648-653. (in Chinese)赵曦晶, 刘光斌, 汪立新, 等. 扩展容积卡尔曼滤波-卡尔曼滤波组合算法[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(2):647-653.
    [8] Li Di, Chen Xiangjian, Xu Zhijun, et al. Type-II fuzzy neural networks with self-organizing recurrent intervals for dynamic time-varying system identification[J]. Optics and Precision Engineering, 2011, 19(6):1406-1413. (in Chinese)李迪, 陈向坚, 续志军, 等. 自组织递归区间二型模糊神经网络在动态时变系统辨识中的应用[J]. 光学精密工程, 2011, 19(6):1406-1413.
    [9] Xue Xiaocen, Xiang Wenguo, Lv Jianhong. Thermal process identification based on differential evolution and RBF neural network[J]. Journal of Southeast University(Natural Science Edition), 2014, 44(4):769-774. (in Chinese)薛晓岑, 向文国, 吕剑虹. 基于差分进化与RBF神经网络的热工过程辨识[J]. 东南大学学报(自然科学版), 2014, 44(4):769-774.
    [10] Yang Weidong, Yao Feng, Zhang Ming. Differential evolution algorithm based on adaptive crossover probability factor and its application[J]. Information and Control, 2010, 39(2):187-193. (in Chinese)杨卫东, 姚峰, 张明. 基于自适应交叉概率因子的差分进化算法及其应用[J]. 信息与控制, 2010, 39(2):187-193.
    [11] Wu Lianghong, Wang Yaonan, Yuan Xiaofang, et al. Fast self-adaptive differential evolution algorithm for power economic load dispatch[J]. Control and Decision, 2013, 28(4):557-562. (in Chinese)吴亮红, 王耀南, 袁小芳, 等. 基于快速自适应差分进化算法的电力系统经济负荷分配[J]. 控制与决策, 2013, 28(4):557-562.
    [12] Cao Xiaotao, Sun Tianyu, Zhao Yunlong, et al. Current status and development tendency of image stabilization system of large aperture space telescope[J]. Chinese Optics, 2014, 7(5):739-748. (in Chinese)曹小涛, 孙天宇, 赵运隆, 等. 空间大口径望远镜稳像系统发展现状及趋势[J]. 中国光学, 2014, 7(5):739-748.
  • [1] 魏旭东, 庞亚军, 郎利影.  基于双策略差分进化算法的太赫兹MIMO阵列雷达优化 . 红外与激光工程, 2023, 52(8): 20230244-1-20230244-11. doi: 10.3788/IRLA20230244
    [2] 刘云哲, 董岩, 王伟, 宋建林.  光电跟踪系统的摩擦模型辨识与补偿策略研究 . 红外与激光工程, 2023, 52(11): 20230151-1-20230151-9. doi: 10.3788/IRLA20230151
    [3] 管钰晴, 傅云霞, 邹文哲, 谢张宁, 雷李华.  一种基于自适应差分进化算法的薄膜参数表征方法研究（特邀） . 红外与激光工程, 2022, 51(1): 20210976-1-20210976-10. doi: 10.3788/IRLA20210976
    [4] 张贵阳, 霍炬, 杨明, 周婞, 魏亮, 薛牧遥.  基于双更新策略加权差分进化粒子群的双目相机标定 . 红外与激光工程, 2021, 50(4): 20200280-1-20200280-11. doi: 10.3788/IRLA20200280
    [5] 徐进, 杨世海, 叶宇, 顾伯忠.  极端环境下光学红外望远镜伺服系统模型预测 . 红外与激光工程, 2021, 50(12): 20210209-1-20210209-8. doi: 10.3788/IRLA20210209
    [6] 陶俊明, 刘军, 李治国, 李昕, 程志远.  反作用轮实现微纳卫星光电跟踪物理仿真 . 红外与激光工程, 2019, 48(10): 1013003-1013003(8). doi: 10.3788/IRLA201948.1013003
    [7] 杜亚雯, 董全林, 蒲小琴, 李黎明, 张春熹.  基于模糊滑模的激光导引头伺服控制系统仿真分析 . 红外与激光工程, 2019, 48(S2): 31-37. doi: 10.3788/IRLA201948.S213003
    [8] 陈德毅, 柳万胜, 贺东, 陈俊, 史一翔.  三轴光电跟踪系统空间目标捕获方法设计 . 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1217003-1217003(6). doi: 10.3788/IRLA201847.1217003
    [9] 王维佳, 柏鹏, 梁晓龙, 张佳强.  雷达辅助光电跟踪系统协同跟踪算法 . 红外与激光工程, 2017, 46(12): 1217006-1217006(7). doi: 10.3788/IRLA201746.1217006
    [10] 王婉婷, 郭劲, 姜振华, 王挺峰.  光电跟踪自抗扰控制技术研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(2): 217003-0217003(8). doi: 10.3788/IRLA201746.0217003
    [11] 王昊, 刘晶红, 邓永停, 张雪菲.  光电跟踪转台的控制模型辨识 . 红外与激光工程, 2016, 45(6): 617007-0617007(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0617007
    [12] 张敏, 陈涛, 李洪文, 巩明德, 杨飞.  转台伺服系统被控对象的频率特性测试 . 红外与激光工程, 2016, 45(5): 531003-0531003(3). doi: 10.3788/IRLA201645.0531003
    [13] 刘小强, 任高辉, 邢军智, 寿少峻, 张惠菁.  交互式多模型算法在光电跟踪控制系统中应用的仿真 . 红外与激光工程, 2016, 45(9): 917003-0917003(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0917003
    [14] 安盼龙, 赵瑞娟, 刘争光, 张旭峰, 李亦军.  激光线性扫频法快速标定法布里-珀罗标准具参数 . 红外与激光工程, 2015, 44(11): 3418-3423.
    [15] 周浩天, 艾勇, 单欣, 代永红.  自由空间光通信中精跟踪系统的辨识 . 红外与激光工程, 2015, 44(2): 736-741.
    [16] 曹阳, 郭靖.  粒子滤波的机载激光通信自适应参数辨识跟踪方法 . 红外与激光工程, 2015, 44(10): 3098-3102.
    [17] 彭树萍, 于洪君, 王伟国, 刘廷霞, 周子云.  新型快速反射镜伺服系统设计 . 红外与激光工程, 2014, 43(5): 1610-1615.
    [18] 于海, 万秋华, 杨守旺, 赵长海, 卢新然.  绝对式光电编码器动态误差采集系统 . 红外与激光工程, 2013, 42(7): 1809-1814.
    [19] 李慧.  红外成像对抗中导引头伺服系统建模与分析 . 红外与激光工程, 2013, 42(10): 2603-2607.
    [20] 马佳光, 唐涛.  复合轴精密跟踪技术的应用与发展 . 红外与激光工程, 2013, 42(1): 218-227.
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-11-17
  • 修回日期:  2015-12-19
  • 刊出日期:  2016-07-25

光电跟踪伺服系统的自适应差分进化算法辨识

doi: 10.3788/IRLA201645.0731002
  • 1. 长春工业大学 电气与电子工程学院,吉林 长春 130033;
  • 2. 长光卫星技术有限公司,吉林 长春 130033;
  • 3. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 激光与物质相互作用国家重点实验室,吉林 长春 130033
    • 作者简介:

    程龙(1989-),男,硕士,主要从事电子学设计、伺服控制技术研究方面的研究。Email:longcheng201304011@163.com

    通讯作者: 陈娟(1961-),女,教授,研究员,博士生导师,博士,主要从事光电跟踪等方面的研究。Email:chenjuan@mail.ccut.edu.cn
  • 收稿日期: 2015-11-17
  • 修回日期: 2015-12-19
  • 刊出日期: 2016-07-25
基金项目:

激光与物质相互作用国家重点实验室基金（SKLLIM0902-01）

  • 中图分类号: TP13

摘要: 为了获得准确的光电跟踪伺服系统的模型，采用自适应差分进化算法对光电跟踪伺服系统进行辨识研究，该算法根据辨识误差平方和自动调整变异、交叉因子。在输入为正弦离散数字信号下辨识系统的离散模型。为了验证算法的有效性，在频域内与扫频法辨识的一、二阶模型和系统实际输出比较研究。实验结果表明：在相同正弦离散信号条件下，辨识输出与系统实际输出基本一致，与扫频法的RMSE相比减小了20.33%，二阶模型在高频段偏离系统实际输出稍大些，一阶系统输出与系统实际输出基本一致。研究结果表明，自适应差分进化算法计算量小，方法简便，辨识准确，在光电跟踪伺服控制领域具有一定的工程应用价值。

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