Observational adaptive controller for photoelectric tracking platform

Hui WU; Chen SI; Hu-hai JIANG; Tong-tong ZHANG; Man YUAN

doi:10.37188/OPE.2020.0700

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Observational adaptive controller for photoelectric tracking platform

Optoelectronic Contermeasures Technology | 更新时间：2021-07-03

- Observational adaptive controller for photoelectric tracking platform
- Optics and Precision Engineering Vol. 29, Issue 6, Pages: 1311-1320(2021)
- 作者机构：
  
  西南技术物理研究所，四川成都 610041
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.37188/OPE.2020.0700
  CLC： TP212;TP273
- Received：31 December 2020，
  
  Revised：19 January 2021，
  
  Published：15 June 2021
- 稿件说明：
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吴辉,司晨,姜湖海等.光电跟踪平台的观测自适应控制器[J].光学精密工程,2021,29(06):1311-1320.

WU Hui,SI Chen,JIANG Hu-hai,et al.Observational adaptive controller for photoelectric tracking platform[J].Optics and Precision Engineering,2021,29(06):1311-1320.
吴辉,司晨,姜湖海等.光电跟踪平台的观测自适应控制器[J].光学精密工程,2021,29(06):1311-1320. DOI： 10.37188/OPE.2020.0700.

WU Hui,SI Chen,JIANG Hu-hai,et al.Observational adaptive controller for photoelectric tracking platform[J].Optics and Precision Engineering,2021,29(06):1311-1320. DOI： 10.37188/OPE.2020.0700.

摘要

为解决导引头稳态跟踪精度与快速目标跟踪能力难以兼容的问题，建立了导引头伺服系统模型，通过分析传统PID控制策略的优势和缺陷，提出了改进自适应控制算法的研究思路。首先，利用自适应方程调节控制器参数以满足对不同速度目标的跟踪能力，并且通过非连续性观测投影对自适应参数进行控制，保证自适应参数始终处于和当前状态匹配的范围内。此外，利用状态识别控制提高响应速度并抑制快速跟踪时带来的噪声放大问题，同时通过线性反馈保证系统对随机扰动的鲁棒性。最后，利用自抗扰控制的过渡函数解决跟踪环带给速度环的超调问题。通过某型号导引头的实验测试，跟踪12 （º）/s的运动目标时，观测自适应控制器输出的视线角速度的动态误差为0.05 （º）/s（标准差），相比比例制导减小了53%；跟踪10 （º）/s以下的目标时，超调量控制在8%以内，动态误差小于0.046 （º）/s。结果表明，该算法可以提高光电平台的自适应性和跟踪精度。

Abstract

To solve the incompatibilities between accuracy and high-speed target tracking capability， the control model of a servo system based on a photoelectric platform is established. By analyzing the benefits and limitations of the PID control strategy， an observational adaptive controller （OAC） is designed. First， the OAC employs an adaptive algorithm to improve tracking capability by adjusting the controller parameter values. Moreover， a proposed discontinuous observational projection of OAC controls the adaptive parameter values within the appropriate range that matches the current state. Thus， a state recognition approach is used to reduce the response time and suppress noise enlargement， and linear feedback can ensure robustness to external disturbances. Finally， the OAC adopts the method of arranging the transient dynamics in active disturbance rejection control to restrain the overshoot of the speed loop. Experimental results show that the dynamic error of LOS angular velocity by OAC is 0.05 （º）/s （standard deviation）， which decreases by 53% compared with the proportion control when tracking a target with a velocity of 12 （º）/s. In the case of a target with a speed below 10 （º）/s， the overshoot is controlled within 8% and the dynamic error is less than 0.046 （º）/s. The results indicate that the OAC can improve the tracking accuracy and adaptability of the photoelectric tracking platform.

关键词

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