非陀螺寻北中稳速控制系统的研究

　　1　引　　言

　　在寻北系统的研制中,由加速度计技术发展起来的非陀螺寻北系统为解决精度和快速性的矛盾提供了一种可能。非陀螺寻北系统通过转台动态调制,检测加速度计输出正弦信号峰值所对应的相位,即为地球上物体所在位置的正北方向。转台的速度稳定是影响其寻北精度的重要因素之一,转台旋转速度的不稳定会直接影响哥氏加速度的输出,是制约寻北系统发展的关键因素。研究非陀螺寻北系统转台速度稳定控制,是高精度、快速非陀螺寻北系统研制开发首先要解决的问题。对于高精度的稳速系统主要还是用直流电机进行稳速控制。本文主要研究直流电机的稳速方法。

　　2　速度稳定控制系统的结构分析

　　直流单闭环不可逆调速系统是一种有差系统,电源电压波动引起系统功率级放大倍数的变化、电机励磁的变化及由温升引起的主回路电阻的变化等,都会引起系统转速输出量的变化。在实际的速度稳定性控制中,通常采用由转速和电流负反馈组成的双闭环系统,在系统中,对于被反馈环包括在内的一切扰动量,系统都能发挥抑制作用。由于电流调节器具有启动速度快、对电流环前向通道扰动能及时调节、使电流及时跟随给定电压变化、系统无静差的特点,使整个系统具有响应速度快、稳定、动态性能好、无静差、系统抗干扰能力强等特点,在稳速控制中被广泛采用。

　　3　数字型速度稳定控制算法

　　对于稳速控制系统,速度稳定度是这类系统的重要指标。影响系统速度稳定度的因素很多,其中一类是随位置呈周期性变化的扰动信号。重复控制是基于内模原理的一种新型控制策略。在系统周期不变性的前提下,重复控制器将上一周期的控制误差应用于当前控制量的生成,使其对周期性扰动具有良好的抑制能力。基于重复控制原理的前反馈动态补偿方案,以重复补偿器抑制扰动,提高了系统的速度稳定度。

　　模糊逻辑控制推理的基础是知识库,包括:输入输出变量的隶属函数、控制规则,控制规则可根据运行情况调整、修改。实时控制复杂的推理运算简化为查表运算,提高了系统的响应速度。文献[3]考虑到模糊控制本质上讲是一个有差系统,故将复合结构和积分结构引入,减少零点附近的摆动,提高了系统的精度。文献[4]为消除光斑实验台稳速系统中影响低速平稳性的摩擦干扰,提出了一种采用模糊神经网络补偿器的控制系统设计方案,从而较好地解决了摩擦干扰造成的低速性能差问题。

　　对于带有纯滞后的一阶惯性环节系统,由于被控制对象的纯滞后、非线性和大惯性的影响及被控对象参数的时变性,往往难以达到高精度要求。文献[5]根据智能PID和Fuzzy控制对于改善具有纯滞后和非线性对象的控制性能具有积极作用的特点,提出一种Fuzzy逻辑与专家式智能PID相结合的复合控制方法,较好地满足了高精度温控中精度高与速度快的要求。