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车载升降式光电云台共振抑制方法研究

李绍军 李英杰 李威 徐哲 王国右 徐妍 荆凡胜

李绍军, 李英杰, 李威, 徐哲, 王国右, 徐妍, 荆凡胜. 车载升降式光电云台共振抑制方法研究[J]. 红外技术, 2024, 46(4): 406-412.
引用本文: 李绍军, 李英杰, 李威, 徐哲, 王国右, 徐妍, 荆凡胜. 车载升降式光电云台共振抑制方法研究[J]. 红外技术, 2024, 46(4): 406-412.
LI Shaojun, LI Yingjie, LI Wei, XU Zhe, WANG Guoyou, XU Yan, JIN Fansheng. Resonance Suppression Method of Vehicle Mounted Lifting Photoelectric Platform[J]. Infrared Technology , 2024, 46(4): 406-412.
Citation: LI Shaojun, LI Yingjie, LI Wei, XU Zhe, WANG Guoyou, XU Yan, JIN Fansheng. Resonance Suppression Method of Vehicle Mounted Lifting Photoelectric Platform[J]. Infrared Technology , 2024, 46(4): 406-412.

车载升降式光电云台共振抑制方法研究

详细信息
    作者简介:

    李绍军(1989-),男,硕士,从事云台伺服控制技术研究。E-mail:lsj_gdsf@163.com

  • 中图分类号: TN06

Resonance Suppression Method of Vehicle Mounted Lifting Photoelectric Platform

  • 摘要: 为避免视场遮挡,光电云台通常置于升降式桅杆顶端,桅杆的结构刚度将直接影响云台伺服系统的刚度,继而影响云台动态性能。实际使用时发现,由于桅杆刚度不足导致云台在方位向转动过程中极易发生共振,引起云台工作不稳定。针对该问题文中先后引入巴特沃斯低通滤波器、陷波滤波器和线性自抗扰控制方式对升降式光电云台共振现象进行抑制,通过对比三种方式的优缺点发现采用线性自抗扰控制方式具有响应速度快、共振抑制效果好、鲁棒性好的优点,适宜应用于升降式光电云台控制系统。
  • 图  1  系统安装连接关系示意图

    Figure  1.  System installation connection diagram

    图  2  二质量柔性伺服系统等效示意图

    Figure  2.  Equivalent diagram of two-mass servo system

    图  3  巴特沃斯滤波器使用原理

    Figure  3.  Butterworth filter usage principle

    图  4  陷波滤波器使用原理

    Figure  4.  Notch filter usage principle

    图  5  速度环采用LADRC方式原理

    Figure  5.  The speed loop uses LADRC mode schematic diagram

    图  6  PI+一阶250 Hz低通滤波器速度响应曲线

    Figure  6.  PI + first-order 250 Hz low-pass filter speed response curves

    图  7  PI+二阶250 Hz巴特沃斯滤波器速度响应曲线

    Figure  7.  PI + second-order 250 Hz butterworth filter speed response curves

    图  8  PI+二阶60 Hz巴特沃斯滤波器速度响应曲线

    Figure  8.  PI + second-order 60Hz butterworth filter speed response curves

    图  9  PI+陷波滤波器速度响应曲线

    Figure  9.  PI+notch filter speed response curves

    图  10  LADRC+一阶低通滤波器速度响应曲线

    Figure  10.  LADRC+ first-order low-pass filter speed response curves

    图  11  采用LADRC增加配重前后速度响应曲线

    Figure  11.  Speed response curves before and after adding the counterweight used LADRC

    图  12  采用LADRC增加配重前后变速响应曲线

    Figure  12.  Variable speed response curves before and after adding the counterweight used LADRC

    表  1  电机和旋转变压器参数

    Table  1.   Motor and rotary transformer parameters

    J110LWX004 type motor J90XFS001 type rotary transformer
    Stall torque 1.5 N·m Excitation voltage 4 V
    Stall current 2 A Excitation frequency 2000 Hz
    No-load speed 240 rpm Polar number contrast 1:32
    Torque coefficient 0.75 N·m/A Precision < 30″
    Phase resistance 3.4 Ω
    Phase inductance 7.5 mH
    下载: 导出CSV

    表  2  不同给定转速阶跃响应情况对照表

    Table  2.   Table of step response at different given speed

    Given speed Method Rise time Adjustment time Over-shoot Steady state error
    0.5°/s LADRC Fastest Fastest Minimum ±22%
    Butterworth filter Middle Middle Max ±30%
    Notch filter Slowest Slowest Middle ±32%
    5°/s LADRC 53 ms 135 ms 11% ±4%
    Butterworth filter 77 ms 240 ms 10% ±2%
    Notch filter 106 ms 310 ms 9% ±6.4%
    30°/s LADRC 45 ms 128 ms 8.6% ±0.7%
    Butterworth filter 55 ms 174 ms 7.6% ±1.2%
    Notch filter - - - -
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-12-06
  • 修回日期:  2024-04-06
  • 刊出日期:  2024-04-20

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