稳定跟踪平台的FKAPID控制算法

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1、第43卷第4期2013年7月航空计算技术AeronauticalComputingTechniqueV01．43No．4Jul．2013稳定跟踪平台的FKAPID控制算法赵继1，刘建业1，曾庆化1，朱华2(1．南京航空航天大学导航研究中心，江苏南京210016；2．南京航空航天大学精密驱动研究所，江苏南京210016)摘要：针对传统PID控制算法在稳定跟踪平台控制中的诸多问题，提出一种带有卡尔曼滤波器的基于前馈补偿和抗积分饱和PID(FKAPID)控制的控制方法。计算机仿真实验表明，控制方法使系统的单位阶

2、跃响应的超调量减小到6％，调节时间缩短至1．4S，跟踪误差的均方差值减小了1个数量级以上，动态响应性能、对周期性信号的跟踪性能和对干扰的抑制能力明显提高。关键词：PID；前馈补偿；抗积分饱和；卡尔曼滤波；稳定跟踪平台中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1671-654X(2013)04·0047-05FKAPIDControlAlgorithminStabilizedTrackingPlatformZHAOJil，LIUJian-yel，ZENGQing-hual，ZHUHua2(1．Navig

3、ationResearchCenter，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China；2．PrecisionDriveLaboratory，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)Abstract：AccordingtothedisadvantagesofthetaditionalPIDcontrolalgorithminstab

4、ilizedtrackingplatformcontrol，anewalgorithmbasedontheFeed-forwardcompensation，Kalmanfilter，andAnti-wind-upPID(FKAPID)isproposedinthispaper．Thesimulationresultshowsthat，withthisalgorithm，theO-vershootofstepresponseisreducedto6％．thesettlingtimeisshortenedto

5、1．4sandthemeansquarede·viationofthetrackingerrorisreducedbymorethanlorderofmagnitude．Theperformanceofdynamicresponse，trackingoftheperiodicsignalandsuppressionofinterferenceareimprovedsignificantly．Keywords：PID；feed-forwardcompensation；anti-windupPID；kalma

6、nfilter；stabilizedtrackingplatform引言稳定跟踪平台通过隔离载体的扰动，精确保持动态姿态基准，实现对机动目标的自动跟踪，在现代航空、航天和武器系统中得到了广泛应用。其首要任务是确保系统输出量的变化能够紧紧追随输入量的变化，跟踪精度和动态响应性能成为衡量其性能好坏的主要技术指标¨J。在稳定跟踪平台的控制算法中，传统PID控制算法以其设计和调试简单的优点仍占据主导地位，其关键在于控制参数的整定，但控制参数一经整定完成并应用于实际系统后，在整个控制过程中都无法改变，这就使得系统很

7、容易受到外界干扰，无法达到较为理想的控制效果，因而就存在精度低、动态响应差、易受外部干扰的影响等缺点，无法适用于高性能要求的场合[2]。随着控制理论的发展，各种PID控制旧1发展迅速，如变参数PID控制、重复补偿PID控制、带有滤波器的PID控制H1等也被应用到稳定跟踪平台控制系统中，这些在结构和控制规律上对传统PID控制进行的改进可以在一定程度上弥补传统PID的某一方面的缺陷，但都无法同时解决在传统PID中存在的一系列问题。除了在结构和控制规律上对传统PID进行改进外，许多新型智能控制方法正逐步地与PI

8、D控制算法融合在一起"J，旨在通过利用各自的优点，使整个系统处于最优或次优的状态，但由于其原理的复杂性和设计的困难性，大都无法方便地应用到工程实践中∞J，例如，模糊PID控制器o¨不需要被控对象的精确模型，但却需要总结工程技术人员的实际操作经验，建立合适的模糊整定规则表，用语言描述的机制也相当具有模糊性；神经元PID控制器旧1能充分逼近任意非线性复杂关系，通过对系统性能的学习实现最佳的PID控制，收稿日期：2013-05—13