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基于频域校正的快速长时间积累算法

航空兵器 2016年第2期23卷 61-65页

作者：王泽玉李明卢云龙陈洪猛曹润清左磊张鹏西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室西安710071

针对长时间积累过程中回波信号出现的距离徙动和多普勒走动问题,提出一种基于频域校正的快速长时间积累算法。该算法首先利用Radon-Ambiguity变换对脉压以后的回波信号进行加速度估计,用得到的估计值构造加速度补偿因子消除距离弯曲和... 详细信息

针对长时间积累过程中回波信号出现的距离徙动和多普勒走动问题,提出一种基于频域校正的快速长时间积累算法。该算法首先利用Radon-Ambiguity变换对脉压以后的回波信号进行加速度估计,用得到的估计值构造加速度补偿因子消除距离弯曲和多普勒走动,然后选取回波包络之间的相关系数作为代价函数对目标的速度进行估计,用得到的估计值构造速度补偿因子消除距离走动。仿真结果验证了该算法的有效性。

关键词：长时间积累距离徙动多普勒走动补偿因子频域校正

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一种对称三角线性调频连续波雷达的校正算法

兵工学报 2010年第12期31卷 1546-1550页

作者：侯志缪晨吴文张铎南京理工大学近程高速目标探测技术国防重点学科实验室江苏南京210094

FFT变换的分辨率和栅栏效应会对系统测速、测距精度造成影响,实际应用中需要对线性调频连续波(LFMCW)雷达回波处理结果进行频域校正。分析了对称三角线性调频连续波雷达二维FFT测距、测速以及去耦合原理,提出了一种频域校正方法,该方法... 详细信息

FFT变换的分辨率和栅栏效应会对系统测速、测距精度造成影响,实际应用中需要对线性调频连续波(LFMCW)雷达回波处理结果进行频域校正。分析了对称三角线性调频连续波雷达二维FFT测距、测速以及去耦合原理,提出了一种频域校正方法,该方法对雷达回波信号进行二维信号处理并对信号处理结果分别进行校正,消除了多普勒频移不敏感目标的距离速度耦合现象和FFT变换栅栏效应对系统测量精度的影响,从而提高测距、测速精度。仿真和试验结果证明了算法的有效性。

关键词：雷达工程线性调频连续波雷达二维信号处理频域校正

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步进指向控制系统的设计

科学技术与工程 2013年第13期21卷 3630-3634页

作者：栾福洋徐丽娜林喆北京空间机电研究所北京100076

步进指向控制系统是先进空间光学遥感器的核心部件。在天基预警、空间光电对抗等领域有着广泛的军事应用需求,具有指向精度要求高,步进动态限定强等特点。提出一种基于主导极点配置的频域校正控制律设计方法,该方法有效建立了步进时域... 详细信息

步进指向控制系统是先进空间光学遥感器的核心部件。在天基预警、空间光电对抗等领域有着广泛的军事应用需求,具有指向精度要求高,步进动态限定强等特点。提出一种基于主导极点配置的频域校正控制律设计方法,该方法有效建立了步进时域性能与频域校正指标间的联系,从而简化了控制律的设计难度。仿真试验验证了该方法的有效性。

关键词：步进指向控制主导极点时域性能频域校正

基于频域分析的刚柔耦合运动平台建模与运动控制研究

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基于频域分析的刚柔耦合运动平台建模与运动控制研究

作者：危宇泰广东工业大学

学位级别：硕士

集成电路是现代信息技术的支柱,对国民生产、国防科技等领域都有着重要的意义。作为一门交叉复合型学科,这离不开精密电子制造、精密电子加工等技术的支持。精密运动平台作为精密加工与制造的核心部件,需要满足高速高精的定位要求。刚... 详细信息

集成电路是现代信息技术的支柱,对国民生产、国防科技等领域都有着重要的意义。作为一门交叉复合型学科,这离不开精密电子制造、精密电子加工等技术的支持。精密运动平台作为精密加工与制造的核心部件,需要满足高速高精的定位要求。刚柔耦合运动平台作为一种新型运动平台结构,通过柔性铰链补偿摩擦死区,提高系统的定位精度,能同时实现高加速度的需求,是一种理想的运动平台结构。对该平台的控制策略进行针对性的研究,有助于提升平台的性能,是实现高速高精运动定位的必由之路。本文针对刚柔耦合运动平台的控制策略进行了研究与设计。首先,对其进行了频域建模与分析,得出其频域特性。然后根据分析结果研究和设计相应的频域辨识方法与控制器。最后通过仿真与实物实验证明设计方法的有效性。本文的主要内容及创新如下:(1)本文从刚柔耦合运动平台的结构及其工作原理出发,将平台等效为两自由度的双质量弹簧阻尼系统,并据此对其进行数学建模,获得其传递函数。在此基础上,本文系统的频域特性进行分析,为接下来的系统辨识和控制器设计奠定基础。通过频域分析可知,系统的谐振现象、等效刚度、质量比以及摩擦等都会对系统的频域特性产生影响,需要在控制器设计时加以考虑。(2)本文设计了一种系统辨识方法,以完成对刚柔耦合运动平台的频域建模。在频域辨识上,本文主要考虑以下三点:系统辨识结构、激励信号和信号处理和分析。在辨识结构上,本文选择了开环辨识,以简化辨识系统的设计。在激励信号上,本文对比了若干种激励信号,并根据理论分析与仿真,最终使用Chirp信号作为系统辨识的激励信号。在信号处理和分析上,本文采用了具有抗噪性的相关分析法处理输入输出数据,以避免测量噪声对辨识精度的影响。获得系统的频域特性后,本文基于遗传算法,将频域特性拟合为传递函数,以便接下来的控制器设计。最后进行仿真实验,对所述辨识方法进行了验证,说明了辨识方法的准确性。(3)根据所获得的模型,本文设计了“串级P/PI控制器+滤波器”的控制结构。其中,速度环采用比例-积分控制,并根据系统频域特性添加低通滤波器和陷波滤波器;位置环则采用比例控制。随后,再根据灵敏度函数等频域指标,对控制器参数进行整定,使得系统满足稳定性和抗扰性的要求。最后进行仿真实验,对所述控制器结构及其参数整定的效果进行了验证。(4)本文搭建了刚柔耦合运动平台控制系统,在实物系统上进行辨识和控制器设计的实验,以验证上述方法在实际系统的可行性。其中,在参数整定上,为了使得实际系统即能满足频域指标,又能符合时域上的要求,本文采用粗—精调参的方法。在满足频域指标的参数上,再根据时域指标对控制器参数进行微调。实物实验结果表明,刚柔耦合运动平台的整定时间为12ms,定位精度为0.1μm,实现了高速高精的运动定位效果,从而说明辨识和控制器设计方法的优越性。

关键词：刚柔耦合运动平台频域辨识与建模频域分析频域校正

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基于频率域的伺服系统建模、分析与控制

基于频率域的伺服系统建模、分析与控制

作者：郑雯东南大学

学位级别：硕士

永磁同步电机广泛应用于社会生产、国防科技、航空航天等领域,在人类发展和社会进步中扮演着重要角色。在以往对永磁同步电机的分析和研究中,多采用时域状态方程模型。直接在时间域中对系统进行分析,可以得到系统时间响应的全部信息,概... 详细信息

永磁同步电机广泛应用于社会生产、国防科技、航空航天等领域,在人类发展和社会进步中扮演着重要角色。在以往对永磁同步电机的分析和研究中,多采用时域状态方程模型。直接在时间域中对系统进行分析,可以得到系统时间响应的全部信息,概念简单,容易理解。而频域中的频率特性有着明确的物理意义,方便和系统的结构、参数联系起来,很多时域无法看到的现象在频域中却一目了然,方便对一些参数和部件进行调整,进而改善闭环系统的性能。进行永磁同步电机频域建模、分析与控制的研究可以将频域分析的优势应用到工程中,简化建模、分析以及控制器设计过程,便于在实际工程中进行应用和推广。本文首先从永磁同步电机的基本结构和工作原理出发,推导了永磁同步电机的时域模型和频域模型,讨论了永磁同步电机的矢量控制方案,分析了影响模型不确定性的几个因素。然后设计了计算量小、操作简单的实验法获得系统频率特性的方法,并用迭代的方式改进了由频率特性辨识传递函数的方法,提高了辨识精度。接下来研究了基于已获得的系统速度环模型,方便快速地从频率域角度进行控制器设计的方法。对PID控制器在频率域进行了分析,然后研究提出了基于频域控制指标的PID控制器参数整定法与基于极点配置的PID控制器参数整定方法,简化了调参过程,易于学习,实用性强。最后介绍了带柔性连接伺服系统的基本特征,并对其数学模型进行了推导。将上述提出的频域建模方法推广到了带柔性连接伺服系统中,得到了谐振频率、幅值和相位等信息,验证了所提方法的通用性和有效性,为后续控制器增益、滤波器以及陷波器参数设计提供了参考。

关键词：永磁同步电机频率特性辨识频域分析频域校正柔性连接负载

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机电系统加速度估计方法及应用

机电系统加速度估计方法及应用

作者：姚钢哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

本文在机电伺服系统中，往往存在干扰力矩、机械谐振、非线性摩擦等因素影响控制效果。本文改进了系统中角加速度信号的获取方法，并将角加速度信号反馈到控制过程中，形成位置-角加速度双闭环控制系统。本文包括如下内容：首先，对机... 详细信息

本文在机电伺服系统中，往往存在干扰力矩、机械谐振、非线性摩擦等因素影响控制效果。本文改进了系统中角加速度信号的获取方法，并将角加速度信号反馈到控制过程中，形成位置-角加速度双闭环控制系统。本文包括如下内容：首先，对机电伺服系统中角加速度反馈机理研究，分析了系统中降低控制性能的主要因素，研究了角加速度的反馈作用在系统控制中的原理，阐述了引入角加速度反馈机制对改善控制效果的作用。然后，从不基于模型的滤波理论和基于模型的状态观测器理论两个方面，研究改善角加速度获取的各种方法。a）设计实现了基于最小二乘的滤波器和微分跟踪器，根据采集到的角位置数据求解角加速度，并应用到系统带宽、控制精度要求低的控制对象。b）设计一种易于工程应用的扩张状态观测器，该观测器可以有效抑制补偿内/外扰动，同时可以获取角速度信号。鉴于此，本文设计一种基于观测器的滑模微分器从该速度信号中获取角加速度信息，用于后续闭环控制。仿真显示，本文方法具有收敛性快、滞后小等特点。最后，位置-角加速度双闭环控制系统研发。通过频域矫正设计、实现了包含扩张状态观测器的位置-角加速度双闭环反馈控制系统，并将其应用到转台系统中。仿真与实践证明，本文方法有效提高了控制性能。

关键词：加速度反馈加速度观测器跟踪-微分器频域校正

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某光电跟踪系统伺服控制算法的设计与实现

某光电跟踪系统伺服控制算法的设计与实现

作者：戴健西南科技大学

学位级别：硕士

光电稳定跟踪系统是典型的光学、机械、电气、自动控制和信号处理一体化的集成装备。其作为核心部件,在激光通信、激光对抗、近程防空、遥控武器站等领域都有广泛的应用。伺服跟踪控制是光电稳定跟踪系统的核心技术,直接决定了系统的性... 详细信息

光电稳定跟踪系统是典型的光学、机械、电气、自动控制和信号处理一体化的集成装备。其作为核心部件,在激光通信、激光对抗、近程防空、遥控武器站等领域都有广泛的应用。伺服跟踪控制是光电稳定跟踪系统的核心技术,直接决定了系统的性能和装备范围,开展伺服控制算法研究提升装备的跟踪精度和作战能力是一项重要研究课题。本文以某实际工程项目为背景,以某光电稳定跟踪系统为研究对象,着重对伺服控制算法进行了研究,包括电流环、速度环和位置环频域建模、频域串联校正和工程验证方法;采取由外向内分析,由内向外设计的思路,逐层研究某光电稳定跟踪系统伺服控制的三环架构以及控制器设计;对陀螺带宽、加速能力、位置反馈选择、控制周期选择等关键问题以仿真对比形式开展了深入研究。通过本文的研究,大大提高了伺服控制系统的精确性、稳定性和快速性,并在实际项目中得到应用;通过仿真验证和工程实际测试结果表明,算法和算法设计简单实用,具有较大的工程意义。

关键词：光电跟踪系统转台伺服控制控制算法频域校正

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某光电跟踪系统伺服控制算法研究

兵工自动化 2018年第8期37卷 61-66页

作者：戴健韦家军孙元中国兵器装备集团自动化研究所综合办公室四川绵阳621000 西南科技大学国防科技学院四川绵阳621010

为提升装备的跟踪精度和作战能力,以实际工程项目为背景,提出一种某光电跟踪系统伺服控制算法。针对电流环的频域建模、频域串联校正和工程验证方法,采用由外向内分析和由内向外设计的思路,通过分析光电稳定跟踪系统伺服控制的电流环架... 详细信息

为提升装备的跟踪精度和作战能力,以实际工程项目为背景,提出一种某光电跟踪系统伺服控制算法。针对电流环的频域建模、频域串联校正和工程验证方法,采用由外向内分析和由内向外设计的思路,通过分析光电稳定跟踪系统伺服控制的电流环架构以及控制器设计,构建电流环被控对象、速度环被控对象和位置环被控对象模型,设计出控制算法。仿真结果表明:该算法既能有效地提升伺服系统性能,又能提高研发效率,具有较大的工程意义。

关键词：光电跟踪系统转台伺服控制电流环控制算法频域校正

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一种Chirp雷达包络对齐新方法

雷达科学与技术 2010年第1期8卷 44-48页

作者：夏卓卿陆军陈伟建电子科技大学通信与信息工程学院四川成都610054 中国电子科学研究院北京100041

长时间相参积累是提高Chirp雷达对微弱目标检测能力的主要方法之一。但是,目标的径向运动会引起目标回波在脉冲间发生包络走动从而影响积累性能。首先分析了Chirp雷达中包络走动对长时间相参积累性能的影响,然后提出了一种基于频域校正... 详细信息

长时间相参积累是提高Chirp雷达对微弱目标检测能力的主要方法之一。但是,目标的径向运动会引起目标回波在脉冲间发生包络走动从而影响积累性能。首先分析了Chirp雷达中包络走动对长时间相参积累性能的影响,然后提出了一种基于频域校正的Chirp雷达包络对齐新方法。分析了其原理、步骤并通过仿真表明该算法能大大地改善积累性能。最后在运算量上与目前几种包络对齐方法进行了对比,通过分析对比表明其运算量大大低于目前的几种积累方法。

关键词：长时间相参积累包络走动频域校正运算量