基于微型编码器电机lqg控制器设计方法

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1、第23卷第6期传感技术学报Vo1．23No．6CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORS2010年6月Jun．2010LQGControllerDesigningMethodforActuatorBasedonMiniatureEncoderL／Lin，LIMing，AIHua，1．ChangchunInstituteofoptics，FineMechanicsandPhysics，ChineseAcademyofSciences，Changchun130033，ChinaI、＼2．GraduateSchooloftheChineseAcademyo

2、fScience，Beijing100039，China)，Abstract：ALinear—Quadratic—Gaussian(LQG)controllerdesignmethodofservomotorcontrolsystembasedonmicro—encoderwasproposedtosatisfytherequirementofhigh-precisionandlimitedvolumeintheaerospacefield．Theactualmotorsystemstructureandthetypicalerroroftheencoderwereanalyz

3、ed，andthestateequationofsys-temwasestablishedwithnoises．AstationaryKalmanfilterwasdesignedwhichcanachievetheoptimalestimationofangularposition，angularrateandangularacceleration．LQGcontrollerwasdesignedbasedonthegeneralindi—cates，thesimulationmodelwasestablishedintheMatlab／Simulinkenvironment

4、，andcontroleffectswerepredic—ted．Simulatingtheactualworkenvironment，anexperimentaltestsystemwasbuilt，andit’Strackingperformancewastestedandevaluated．SimulationandexperimentalresultsshowedthatlinearquadraticGaussiancontrollerwithKalmanfilterbasedonmicro·encoderhasagoodtrackingperformanceandab

5、andwidthupto24Hz，andisalsoabletoeffectivelysuppressnoise．Keywords：Linear-Quadratic—Gaussiancontrol；stationaryKalmanfilter；miniatureencoderEEACC：6120B基于微型编码器的电机LQG控制器设计方法木李琳，厉明，艾华，1．中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春130033；、＼2．中国科学院研究生院，北京100039／摘要：针对航空航天领域对电机伺服控制系统高精度和小体积的需求，提出并实现了一种基于微型编码器的电机伺服跟踪系统线性二次

6、高斯控制器设计方法。分析了实际电机系统结构和编码器的典型误差并建立系统的噪声状态方程；设计了平稳卡尔曼滤波器，可以实现角位置、角速率和角加速度的最优估计；根据总体指标完成了线性二次高斯控制器设计并在Matlab／Simulink环境下建立了仿真模型并对其控制效果进行了预测；模拟实际工作环境搭建了实验测试系统对其跟踪性能进行了实测评估。仿真和实验结果表明：结合卡尔曼滤波的电机线性二次高斯控制器不但具有良好的跟踪性能，带宽可达24Hz，还能够有效地抑制噪声影响。关键词：线性二次高斯控制器；平稳卡尔曼滤波；微型编码器中图分类号：TH212文献标识码：A文章编号：1004—1699(2

7、010)06—0834-06航空航天领域不但要求系统具有高精度和高可精度和小体积的需求，本文提出并实现了一种基于微靠性，而且对重量和体积有严格的限制，在轻量化和型编码器的电机线性二次高斯控制器设计方法。我小型化的前提下传感器的选择往往受限，需要对信号们将首先分析实际电机系统结构和编码器的典型误进行滤波处理已满足精度的要求。编码器具有精度差并建立系统的噪声状态方程，在此基础上将设计卡高、抗干扰能力强等一系列优点，目前已经广泛应用尔曼滤波器以得到系统状态的线性二次最优估计并于电机伺服控制领域⋯，