MATLAB动中通伺服系统控制算法分析与研究 (2)

1.1 研究背景及意义 动中通伺服系统或者说移动中的卫星通讯系统,是移动卫星通讯技术中的一种俗称,根据字义来解释就是载体在行进过程中实现连续卫


1.1  研究背景及意义

动中通伺服系统或者说移动中的卫星通讯系统,是移动卫星通讯技术中的一种俗称,根据字义来解释就是载体在行进过程中实现连续卫星通讯,比如在车体、船体、机体等载体上进行卫星通讯,它在生活、工业、军事等领域中有着很大的作用。它的基本原理是通过对载体安装稳定平台使载体不受到路况引起的抖动的影响,而使天线能够一直比较精准的指向卫星,保持持续而稳定的卫星通信。因为这种系统操作简便、方便快捷、经济实惠,在生活、工业、军事等领域中都有使用,所以这种通信系统的发展前景非常广阔,经济收益也会十分巨大。

   动中通卫星通信系统现在已经在生活、工业、军事等领域中都有广泛使用,比如火灾预防、洪水预防、军事指挥、战场侦察、机场火车站电视播放、网络电视等各个领域都有着广泛的应用和长足的影响[1]。

1.2  国内外发展现状

1.3算法研究情况

稳定平台的基本原理是通过对载体安装稳定平台使载体不受到路况引起的抖动的影响,而使天线能够一直比较精准的指向卫星,保持持续而稳定的卫星通信,基本上要不受外部的影响。然而因为载体运动而造成的扰动会使天线不能一直非常精准的指向卫星,从而使载体不能进行持续而且比较稳定的卫星通讯。通过一系列的研究分析发现,影响原因是摩擦干扰力矩、机械结构谐振、跟踪架质量不均衡、轴间祸合和陀螺传感器噪声和漂移等。这些都会使载体扰动,使天线不能一直非常精准的指向卫星,从而使载体不能进行持续而且比较稳定的卫星通讯,会对系统造成严重的影响。

   根据网上查阅的资料和参考的很多文献,在车载卫星通信中还是有很大一部分都还是使用的最基础的经典PID控制算法。大部分还是使用闭环控制算法来减少摩擦和机械谐振对车体扰动的影响。为了更好的减少摩擦和机械谐振对车体扰动的影响,提高系统的鲁棒性,大部分还会在经典PID控制算法的基础上加上现代控制算法,从而进一步减少系统的误差,提高系统的稳定性。

美国TI公司与Texas大学在一次共同研究之后,对能用于稳定控制平台自控制方法进行了一系列系统而有效的研究与分析。最终归纳出了9种可以在实际中使用的自适应控制技术:增益自适应调整、变带宽、模型参考自适应、自校正控制、自适应逆控制、智能控制、滑模控制和随机自适应控制[3]。

在实际操作过程中,对于指定的稳定平台,我们要先好好分析平台的需求,对平台的实际工作环境加入分析,最后通过对多种控制方法进行仿真分析来决定所选取的控制方法。

1.4总结

在对实际的伺服系统的设计中,不仅要对系统的稳定性能进行研究,还要对系统的跟踪性能进行分析。

对于稳定性系统除了能够在线性工作区有较好的动态性能和静态性能,还需要对非线性扰动与参数摄动等影响有较强抵抗能力。为了达到这个目的,一般采用传统PID控制算法与现代控制算法相结合,构成智能PID、自适应PID、模糊PID以及自适应模糊PID控制等算法来提高系统的性能[10]。同时,对陀螺随机噪声的滤波处理也是提高系统稳定性的关键。总的来说,系统稳定性是保证系统跟踪性能优秀的基础。

在对系统的跟踪性能进行研究和分析时,不仅要使系统能够很好的进行动态响应,对伺服系统的跟踪准确性也要着重考虑。要改善跟踪准确性,就需要减少脱靶量滞迟。由上可知,在大部分系统的实际设计中,大部分都是先采用自适应算法来减少脱靶量滞迟,然后根据实际情况采用合适的经典控制算法使控制系统达到对精度和环境的要求。