【摘 要】
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伺服云台用于搭载工作设备,可以增加设备自由度,扩张设备的工作空间。随着云台技术的发展,集成化的伺服云台逐渐运用到安防领域,促进了安防设备的智能化。论文研究的智能安防系统,需要在受到环境干扰的工况下,对目标的往复运动进行跟踪控制,要求云台系统具有高精度、强鲁棒性。故论文基于安防领域的现实需求,以智能安防云台伺服系统为研究对象,以抗干扰控制技术为主要研究内容,以实现对目标的精确跟踪为目的,对系统的抗干
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伺服云台用于搭载工作设备,可以增加设备自由度,扩张设备的工作空间。随着云台技术的发展,集成化的伺服云台逐渐运用到安防领域,促进了安防设备的智能化。论文研究的智能安防系统,需要在受到环境干扰的工况下,对目标的往复运动进行跟踪控制,要求云台系统具有高精度、强鲁棒性。故论文基于安防领域的现实需求,以智能安防云台伺服系统为研究对象,以抗干扰控制技术为主要研究内容,以实现对目标的精确跟踪为目的,对系统的抗干扰控制策略进行了深入研究。论文首先对伺服云台的整体结构进行了分析和设计,基于总体结构建立了伺服云台空间角度的解算模型;以DSP控制芯片为核心设计了控制驱动一体化电路,基于云台系统的运动机理及永磁同步电机的物理特性建立了云台系统的数学模型,并针对电路中的电磁干扰做了相应的电磁兼容设计。论文针对安防云台实际工作时所受到的风阻干扰,对抗干扰控制策略进行了研究并设计了高精度、强鲁棒性控制器。首先对环境风特性进行了分析,提取出其中最为主要的两种干扰方式:湍流干扰和阵风干扰。其次,针对PID控制器在湍流干扰和阵风干扰时控制精度不能满足性能指标需求的问题,设计了两种控制器,一种是采用布谷鸟搜索算法进行离线寻优,在跟踪过程中采用模糊控制器实时整定PID控制器参数的模糊自整定PID控制器;另一种是结合混合微分器、扩张状态观测器(ESO)、自抗扰控制器(ADRC)等控制方法进行前馈补偿和扰动补偿的改进ADRC控制器。最后,通过Simulink仿真验证上述控制器的控制效果。仿真结果表明,改进ADRC控制器在环境风干扰下稳态误差小、动态跟踪精度高、抗干扰能力强,具有良好的控制效果。最后在半实物仿真平台上进行实验,对改进ADRC控制器的控制效果进行了验证。实验结果表明,论文所设计的伺服云台对环境风干扰具有良好的抗干扰能力,在具有环境风干扰的情况下,可以实现高精度定位和动态跟踪,能满够足系统的精度要求。
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