基于级联滑模控制的高精度光电跟踪与捕获

作者：刘京; 邓永停; 李洪文

来源：光学精密工程, 2020, 28(02): 350-362.

• 光电跟踪系统
• 变增益趋近律
• 级联滑模控制
• 目标捕获
• 目标跟踪

为了进一步提高光电跟踪系统的目标捕获和跟踪性能,提出了一种基于变增益趋近律的级联滑模控制方法。基于反双曲正弦函数和幂次项设计了新型变增益滑模趋近律,在提高滑模面趋近速度的同时抑制滑模抖振现象;基于变增益滑模趋近律设计速度环和位置环滑模控制器构成级联滑模控制,以提高系统的动态响应性能和鲁棒性,提高系统对目标的捕获能力和跟踪精度。最后,以某球形光电跟踪系统的方位轴作为控制对象,进行了传统级联PI控制和级联滑模控制方法的对比分析。实验结果表明,相比于传统级联PI控制,捕获速度为1 (°)/s的目标时,级联滑模控制可以将目标捕获时间减小32%;跟踪等效最大速度为4 (°)/s和最大加速度为2 (°)/s2的正弦引导信号,可将跟踪误差RMS值减小31%,采用级联滑模控制可有效提高跟踪系统的控制性能。

• 单位
  中国科学院长春光学精密机械与物理研究所