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申请/专利权人：长春通视光电技术股份有限公司

摘要：本发明属于机载光电吊舱稳定控制技术领域，具体涉及一种基于干扰力矩频谱和重复控制的光电吊舱稳像方法；该方法在插入式重复控制环节和电机双闭环控制的基础上设计优化参数，通过测量吊舱稳像工作时的电流和陀螺残差，对干扰力矩或其当量电流值进行推算，并使用推算出的干扰力矩做输入，配合简单的吊舱控制模型，构建出优化模型了，最后通过数值优化的办法确定控制器参数；该方法测量和推算特定环境下的干扰力矩，针对性更强，可实现较高的精度，适合于精度要求高，通用性要求低的小批量定制化吊舱应用。

主权项：1.一种基于干扰力矩频谱和重复控制的光电吊舱稳像方法，其特征在于，以纯延迟环节的延迟时间td、一阶惯性环节的时间常数τ、重复补偿通道的比例系数ka作为待优化系数，其中ka的取值约束范围为0,1]；以陀螺传感器检测的陀螺残差或其积分值的均方根值为优化目标；结合速度环被控对象模型、速度环PI控制器参数值、干扰力矩-时间曲线，通过计算机仿真的办法进行寻优，确定一阶惯性环节和重复补偿通道；其中通过构造仿真模型对参数寻优，具体内容如下：对吊舱受干扰后的动力学过程进行建模仿真，并用求得的干扰力矩的当量电流值i_disturbt作为干扰力导入仿真模型进行寻优；仿真模型是由速度环PI控制器、电流环PI控制器和电机及载荷的数学模型构成的双闭环电机控制系统；再由延迟环节、一阶惯性环节和重复补偿通道共同构成插入式重复控制环节；将插入式重复控制环节插入到速度环PI控制器前即构成仿真模型；在仿真模型的基础上，进一步地构造优化模型；优化模型如下： 模型中，为优化目标函数，由两部分加权构成，分别为稳定误差和稳定误差weight为的权重；其中稳定误差的获得方法为：对仿真模型中速度环输入取0，干扰力矩当量电流取此时求得的i_disturbt，然后进行仿真计算，对仿真结果中的角速度信号取二范数，并用取好的二范数除以一个归一化系数k_cost1，即得到k_cost1是信号的归一化系数，该系数由仿真获得，其具体获得方法为：使用速度环PI控制器，在仿真模型基础上，去掉插入式重复控制环节后获得构建的新仿真模型，对新仿真模型的速度环输入取0，干扰力矩当量电流取此时求得的i_disturbt，然后进行仿真计算，对仿真结果中的角速度信号取二范数，即为归一化系数k_cost1；稳定误差的获得方法为：对仿真模型中速度环输入取单位阶跃，干扰力矩当量电流取0，然后进行仿真计算，对仿真结果中的角速度信号通过公式计算ITAE评价值，并用计算好的评价值除以一个归一化系数k_cost2，即得到k_cost2是信号的归一化系数，该系数由仿真获得，其具体获得方法为：使用速度环PI控制器，在仿真模型基础上，去掉插入式重复控制环节后获得构建的新仿真模型，对新仿真模型的速度环输入取单位阶跃，干扰力矩当量电流取0，然后进行仿真计算，对仿真结果中的信号取ITAE评价值，即为归一化系数k_cost2； 为待优化系数，即由仿真模型的纯延迟环节的延迟时间td、一阶惯性环节的时间常数τ、重复补偿通道的比例系数ka组成的向量；所述寻优过程如下：选择遗传算法作为寻优方法，首先在[0,5]的范围上随机生成N个数值，作为ka的种群初值；在[0,10]的范围上随机生成N个数值，作为td的种群初值；在[0,2]的范围上随机生成N个数值，作为τ的种群初值；将三种种群初值按生成的顺序组合在一起，形成N个向量作为遗传算法的初始种群，即第一代父代种群；对上述种群进行遗传迭代，每次迭代按如下步骤进行：1随机配对，算数交叉，并繁殖：对N个父代种群成员两两随机配对，对每一对中的两个向量，按下式取加权平均数： 式中，和为配对的两个种群成员，权值w1和w2为[-0.2,1.2]之间的两个随机数，和为计算结果，当或中ka、td和τ任意一个种群的范围超过了初始化时划定的初值范围时，需要重新随机选取w1和w2，并重新计算或按上式描述，将获得的N个全部或作为子代种群成员与父代种群成员放在一起；2概率竞争，将N个父代向量和N个子代向量放在一起形成竞争种群，对竞争种群中的成员两两随机配对，令和为配对的两个种群成员，通过优化模型，分别求取其竞争力值和在[1,0]之间取一随机数judge，当时，淘汰保留作为新的父代种群进入下一轮迭代，反之保留其中和分别表示待优化系数等于时的优化目标函数按上述竞争方案，筛选出N个向量，作为新的父代种群用于下一轮迭代；3重复上述步骤500次，对最终种群，取最小者，其为优化结果。

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