發(fā)布時間：2020-10-21 05:19

　　 跟蹤控制系統(tǒng)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、天文觀測等各個領域都得到了廣泛的應用,而系統(tǒng)中被控對象的數(shù)學模型是實現(xiàn)控制的基礎。一般來說,被控對象的模型往往是未知或是半未知的,因為當系統(tǒng)內(nèi)部機理過于復雜時,被控對象的模型結(jié)構(gòu)和對應的參數(shù)很難利用現(xiàn)有的知識和方法來確定,甚至當系統(tǒng)所處的環(huán)境改變或者系統(tǒng)自身出現(xiàn)故障時,被控對象的模型結(jié)構(gòu)和參數(shù)也會發(fā)生變化。因此,能夠及時并準確的獲得跟蹤控制系統(tǒng)中被控對象的數(shù)學模型是非常必要的。目前跟蹤控制系統(tǒng)中獲取被控對象數(shù)學模型的主要方法是利用動態(tài)信號分析儀在高達30k Hz的采樣頻率下獲得被控對象的頻率特性,再利用MATLAB工具箱辨識得到傳遞函數(shù)模型。該方法的實現(xiàn)需要借助專用儀器不利于系統(tǒng)的集成,也沒有充分利用系統(tǒng)本身的軟硬件設施。本研究的目的就是要利用跟蹤控制系統(tǒng)自身軟硬件設施,在低采樣頻率下,完成對被控對象傳遞函數(shù)模型的辨識。首先,分析了跟蹤控制系統(tǒng)的組成,并在此基礎上通過機理建模的方式建立了精跟蹤系統(tǒng)被控對象快反鏡系統(tǒng)的數(shù)學模型。分析了辨識實驗設計對系統(tǒng)辨識的重要性,并從輸入信號的選取、采樣周期的選擇和數(shù)據(jù)的預處理三個方面對辨識實驗的設計提出了要求。接著,研究了時域辨識的基本理論,并以此為基礎對M序列和逆重復M序列進行了研究與對比。研究表明,逆重復M序列由于其自相關(guān)函數(shù)不包含直流分量更適合作為辨識激勵信號。以逆重復M序列作為辨識激勵信號,研究了相關(guān)辨識法辨識系統(tǒng)脈沖響應的方法,并對逆重復M序列參數(shù)的選擇進行了分析。研究了利用脈沖響應辨識傳遞函數(shù)模型的Hankel矩陣法。最后對基于逆重復M序列的時域傳遞函數(shù)辨識方法進行了辨識仿真,驗證了該方法的有效性和可行性。然后,研究了頻域辨識和頻率特性的意義,在此基礎上首先研究了基于穩(wěn)態(tài)正弦的頻率特性辨識方法和基于掃頻正弦的頻率特性辨識方法并進行了辨識仿真。仿真表明基于掃頻正弦的頻率特性辨識方法由于其低采樣頻率、小計算量和較高的辨識精度更適于作為集成在跟蹤控制系統(tǒng)上的辨識方法。然后研究了通過頻率特性辨識傳遞函數(shù)模型的四種方法:基本Levy法、修正Levy法、迭代Levy法和MATLAB GUI法,并進行了辨識仿真。仿真表明,修正Levy法辨識精度高,對辨識參數(shù)初值沒有設定要求,算法復雜度一般,是跟蹤控制系統(tǒng)較為理想的基于頻率特性計算傳遞函數(shù)模型參數(shù)的辨識方法。最后,構(gòu)建了基于PC/104的快反鏡系統(tǒng)實驗平臺,在控制器的Vx Works環(huán)境下編寫了程序。首先對基于逆重復M序列的時域辨識方法進行辨識實驗,驗證了該方法的有效性和抗干擾能力,然后對基于掃頻正弦的頻域辨識方法進行了辨識實驗并進一步分析了傳感器誤差對辨識結(jié)果的影響。實驗結(jié)果表明,基于逆重復M序列的時域辨識方法辨識時間短、對噪聲抑制能力強,辨識精度較高是跟蹤控制系統(tǒng)被控對象較為理想的辨識方法。
【學位單位】：中國科學院研究生院（光電技術(shù)研究所）
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2015
【中圖分類】：TP273;N945.14
【部分圖文】：

跟蹤控制系統(tǒng)辨識技術(shù)研究用是通過鏡面快速、高精度的偏轉(zhuǎn)以提高復合架結(jié)構(gòu)形式逐步發(fā)展為現(xiàn)在的柔性軸形式�？旆闯侄嘟嵌鹊娜嵝裕�同時避免了采用機械軸承帶。射鏡在外力驅(qū)動下的等效原理圖。其中1k 為柔性按某頻率驅(qū)動快反鏡時解耦出去的質(zhì)量，1m 為得到的位移，2 1x x代表快反鏡鏡面的變形度

信號是由基于邏輯的帶反饋的 n 級移位寄存器產(chǎn)生的。寄存器在時鐘循環(huán)移位將信號自上一級向下一級依次傳遞，并把某些寄存器的值作（異或）運算，最后將運算的結(jié)果作為第一級寄存器的輸入[35]。我們?nèi)我庖患壸鳛檩敵�，通常取其最后一級，由此便可得到周期性呈現(xiàn)的移位寄存器進行合適的反饋連接，就能在一個周期內(nèi)產(chǎn)生長度為N 進制序列，即 M 序列。M 序列具有兩個取值 a 和-a，從一個值變換到間是移位時鐘周期的整數(shù)倍。設移位時鐘周期為 t，則 M 序列的周期為存器的反饋連接方式或初始狀態(tài)值的改變會產(chǎn)生不同的 M 序列。下圖/Simulink 利用移位寄存器模擬產(chǎn)生一個 4 級 M 序列的原理圖，采用易的產(chǎn)生 M 序列。

它的特點如下：M 序列的譜線是線狀的，譜線的包絡線為 / ，譜線之間的間距相等，均為 / ，共有 N 根譜線在半個正弦的包絡內(nèi)。在f 0處有一根譜線，幅度為 / ，說明 M 序列的譜線中存在著直流分量。若 N取的較大，那么這個直流分量將很小。M 序列的譜線僅存在于基頻 及其各次離散的諧波 r / 上，其中 r = 1,2,…,N，譜線的高度為 1 / / ，與序列長度 N 大致成反比并隨著 r 增大而減小。在r 的低頻段，由于其功率譜衰減較慢，可以近似的認為 2 1 / ，令 / 0.707求出 r 值，或近似的令r N/3，就得到功率譜密度下降 3dB的頻率點，即一個 M 序列的有效帶寬的范圍是在 1/ ,1/3 之間。3.2.2 逆重復 M 序列M 序列的自相關(guān)函數(shù)除了類似δ函數(shù)的三角脈沖之外，還存在一個穩(wěn)態(tài)的弱相關(guān)
【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前5條

1 胡浩軍,馬佳光,王強,吳瓊雁;快速控制反射鏡系統(tǒng)中的傳遞函數(shù)辨識[J];光電工程;2005年07期

2 馬佳光;唐濤;;復合軸精密跟蹤技術(shù)的應用與發(fā)展[J];紅外與激光工程;2013年01期

3 周政;;BP神經(jīng)網(wǎng)絡的發(fā)展現(xiàn)狀綜述[J];山西電子技術(shù);2008年02期

4 鄧洪峰;張先庭;陳瓊;;基于遺傳算法的控制系統(tǒng)的系統(tǒng)辨識[J];微計算機信息;2007年28期

5 彭嵩;肖建秋;馬青芳;王愛國;;基于dSPACE的頻率特性測試系統(tǒng)的研究[J];微電子學與計算機;2008年11期

相關(guān)博士學位論文 前1條

1 吳建德;基于頻域辨識的微小型無人直升機的建模與控制研究[D];浙江大學;2007年

相關(guān)碩士學位論文 前4條

1 譚志紅;伺服控制系統(tǒng)的頻域辨識及激勵信號的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2010年

2 曹國劍;頻譜校正理論在電參量檢測中的應用研究[D];湖南大學;2004年

3 蔣文春;過程辨識方法的研究及實現(xiàn)[D];北京化工大學;2009年

4 余海強;離散密集頻譜的校正方法研究[D];北京化工大學;2009年

本文編號：2849693