【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于信号跟踪与处理领域，具体提供一种基于误差的虚拟复合轴扰动抑制反步控制设计方法。
技术介绍
1、由于目标位置、速度和加速度均未知且不能直接测量而导致了无法通过复合轴结构提高系统的跟踪精度的问题，并且物理复合轴系统依赖物理的双轴驱动机构，体积惯量庞大，不满足舰载、机载、星载等运动平台的轻量化需求。因此，需要研究满足轻量化需求的单级驱动光电跟踪系统的高精度跟踪控制方法。在不增加硬件设施的前提下，目前一种解决方案是叠加一个以模型模拟的跟踪系统，构成虚拟复合轴系统，也有研究中称虚拟复合轴为二次跟踪控制，其控制原理与一般复合轴系统相同，其本质也是一个二维关联控制系统，在不增加硬件设施和满足轻量化的前提下可以很好的提高跟踪精度。
2、目前已有虚拟复合轴系统的实现既依赖误差信息也依赖输入信号的信息，然而在光电跟踪系统，基于图像的方式只能获得跟踪误差，不能获得r信号，并且由于方法组合较杂，整个系统的计算可能会变得复杂。为了进一步提升性能，不仅需要关注轨迹跟踪的准确性，还需要应对不确定性和扰动。反步控制（bsc）具有易于设计和实现的特点，并且可以实时地测量系统状态，根据目标输出和实际输出之间的差异来调整输入，从而实现高精度的跟踪，同时可以有效地消除系统的不确定性。然而简单的反步控制无法很好的实现消除不确定性和扰动，只能通过结合其它控制方法实现，这些方法的叠加都会使系统更加复杂。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种基于误差的虚拟复合轴扰动抑制反步控制（d
2、为实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
3、一种基于误差的虚拟复合轴扰动抑制反步控制设计方法，包括如下步骤：
4、步骤（1）：针对目标位置、速度和加速度均未知且不能直接测量而导致无法使用复合轴结构的跟踪系统，设计虚拟复合轴结构；
5、步骤（2）：使用改进反步控制法对虚拟复合轴结构存在的总扰动进行估计消除；
6、步骤（3）：对虚拟复合轴结构的物理轴和虚拟轴的稳定性进行分析，得到第一约束条件，确认跟踪系统是否满足第一约束条件；
7、步骤（4）：对改进反步控制法的稳定性进行分析，得到第二约束条件，确认跟踪系统是否满足第二约束条件；
8、步骤（5）：当跟踪系统同时满足第一约束条件以及第二约束条件时，计算虚拟复合轴结构的跟踪误差特性以及扰动抑制特性，判断是否满足跟踪系统的跟踪误差传递函数以及总扰动，若不满足，重新执行步骤（1）-步骤（4），若满足，结束设计。
9、本专利技术的有益效果在于：
10、（1）相比于已有虚拟复合轴，本专利技术不依赖额外的传感器，仅利用误差信息进行运作，不需要输入信号。
11、（2）本专利技术的虚拟复合轴系统可作为插入式控制，灵活地融入已经设计好的系统，无需对整体进行重新设计。
12、（3）本专利技术的误差抑制特性融合了双轴抑制特性，有效提升了跟踪性能。
13、（4）本专利技术的具有扰动抑制的反步控制方法可以有效的解决虚拟复合轴存在的模型不确定性以及内外扰动问题，并且不是不同方法的简单叠加，不会使系统更加复杂化。
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1.一种基于误差的虚拟复合轴扰动抑制反步控制设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于误差的虚拟复合轴扰动抑制反步控制设计方法，其特征在于，所述步骤（1）中的虚拟复合轴结构的被控对象模型满足：
3.根据权利要求1所述的一种基于误差的虚拟复合轴扰动抑制反步控制设计方法，其特征在于，所述步骤（2）中所述虚拟复合轴结构存在的总扰动包括跟踪系统外界的外部扰动和建模存在的内部不确定性。
4.根据权利要求1所述的一种基于误差的虚拟复合轴扰动抑制反步控制设计方法，其特征在于，所述步骤（3）中第一约束条件为：
5.根据权利要求1所述的一种基于误差的虚拟复合轴扰动抑制反步控制设计方法，其特征在于，所述步骤（4）中第二约束条件为：
6.根据权利要求1所述的一种基于误差的虚拟复合轴扰动抑制反步控制设计方法，其特征在于，所述步骤（5）中当系统为单轴驱动时，其跟踪误差传递函数为：，虚拟复合轴结构的跟踪误差特性表示为：
7.根据权利要求1所述的一种基于误差的虚拟复合轴扰动抑制反步控制设计方法，其特征在于，所述
...【技术特征摘要】
1.一种基于误差的虚拟复合轴扰动抑制反步控制设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于误差的虚拟复合轴扰动抑制反步控制设计方法，其特征在于，所述步骤（1）中的虚拟复合轴结构的被控对象模型满足：
3.根据权利要求1所述的一种基于误差的虚拟复合轴扰动抑制反步控制设计方法，其特征在于，所述步骤（2）中所述虚拟复合轴结构存在的总扰动包括跟踪系统外界的外部扰动和建模存在的内部不确定性。
4.根据权利要求1所述的一种基于误差的虚拟复合轴扰动抑制反步控制设计方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓久强，李嘉晨，段倩文，庄山林，缪礼，毛耀，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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