*一章介紹光電跟蹤系統(tǒng)的概念及組成,并對光電跟蹤系統(tǒng)中的現(xiàn)有伺服控制算法和控制器的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了簡要總結(jié)。第二章介紹了復(fù)合控制、等效復(fù)合控制和共軸跟蹤原理。并提出利用ELM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對脫靶量,伺服轉(zhuǎn)臺(tái)位置、速度和加速度進(jìn)行數(shù)據(jù)融合得到目標(biāo)位置、速度及加速度,構(gòu)成共軸跟蹤。第三章針對ELM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算量大和歷史時(shí)刻數(shù)據(jù)重復(fù)學(xué)習(xí)訓(xùn)練,對ELM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法進(jìn)行優(yōu)化,縮短了運(yùn)算時(shí)間,運(yùn)算時(shí)間大約為4.58ms,達(dá)到了光電跟蹤系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求。并根據(jù)某光電跟蹤系統(tǒng)轉(zhuǎn)臺(tái)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了ELM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合仿真。第四章針對實(shí)現(xiàn)共軸跟蹤需要的信息源,在伺服轉(zhuǎn)臺(tái)上安裝了角加速度傳感器。分析了角加速度傳感器的工作原理和模型,利用頻率測試法得到角加速度傳感器的傳遞函數(shù),并進(jìn)行滯后補(bǔ)償。通過實(shí)驗(yàn)比較了在角加速度傳感器和光電位置編碼器兩種方式下,分別得到的伺服轉(zhuǎn)臺(tái)的速度和加速度信號(hào)的優(yōu)劣。第五章基于Compax3伺服控制器建立了光電跟蹤伺服平臺(tái),對平臺(tái)的主要參數(shù)進(jìn)行性能測試。用程序模擬了光電探測器的特性,并進(jìn)行了共軸跟蹤實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,伺服控制技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛,對伺服控制系統(tǒng)的精度要求也越來越高。伺服系統(tǒng)的精度主要受伺服控制器和控制方法的影響,因此選擇高性能控制器和采用先進(jìn)的控制算法是提高跟蹤精度的主要途徑。本書基于先進(jìn)的Compax3伺服控制器建立伺服控制系統(tǒng),并在此系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行了探討和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
首先,簡要介紹了伺服控制系統(tǒng)的組成和基本性能要求;概述了伺服控制系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用實(shí)例。
接著介紹了利用頻率分析方法得到被控對象數(shù)學(xué)模型的方法,并介紹了常用的伺服控制方法,給出了代表高精度伺服控制系統(tǒng)最高水平——光電跟蹤系統(tǒng)的各種先進(jìn)控制算法。
介紹了光電編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器和加速度傳感器的工作原理及其數(shù)學(xué)模型;用頻率測試法測試了加速度傳感器的傳遞函數(shù),并在此基礎(chǔ)上對其進(jìn)行了補(bǔ)償。針對角加速度計(jì)和編碼器獲取伺服控制系統(tǒng)被控對象運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的兩種方式,并用實(shí)驗(yàn)方法驗(yàn)證了其各自的特點(diǎn)。
介紹了基于微處理器的伺服控制器、基于通用計(jì)算機(jī)的伺服控制板卡、PC104伺服控制器、基于DSP的伺服控制器和Compax3伺服控制器;基于Compax3伺服控制器構(gòu)建了伺服控制系統(tǒng),并對系統(tǒng)進(jìn)行了性能測試和頻率分析。
介紹了ELM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理;提出基于ELM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)訓(xùn)練,并根據(jù)學(xué)習(xí)訓(xùn)練結(jié)果對跟隨目標(biāo)及被控對象位置、速度和加速度進(jìn)行數(shù)據(jù)融合得到跟隨目標(biāo)位置、速度及加速度;用8次多項(xiàng)式插值方法得到目標(biāo)的歷史狀態(tài),通過算法優(yōu)化減少了ELM系統(tǒng)的運(yùn)算量,滿足伺服控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求;最后,基于某光電跟蹤系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真。基于Compax3伺服控制器建立光電跟蹤伺服系統(tǒng),測試系統(tǒng)的性能,并對本書提出的共軸跟蹤進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析。
王威立,1979年9月19日生,河南省駐馬店人,現(xiàn)工作于鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院。2012年畢業(yè)于中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所獲博士學(xué)位。主要從事光電跟蹤與伺服控制技術(shù)的研究。
第1章 緒論
第2章 常用伺服控制方法
第3章 伺服控制系統(tǒng)反饋信息源
第4章 伺服控制器的發(fā)展及新技術(shù)
第5章 伺服控制新技術(shù)
第6章 總結(jié)與展望
附錄A
附錄B
附錄C
參考文獻(xiàn)