【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及伺服控制，具體涉及一種融合前饋補償和數組緩存機制的光電轉臺伺服跟蹤控制方法、存儲介質及系統。
技術介紹
1、光電跟蹤系統是集光學、機械、電氣、控制、信號處理于一體的高精密目標跟蹤設備，其主要任務是對目標進行捕獲和跟蹤，伺服轉臺在系統跟蹤過程中發生伺服抖動及跟蹤滯后是常見現象和難點，跟蹤滯后往往由動態跟蹤誤差引起，主要包括目標偏差量信息的滯后等。
2、當系統處于跟蹤工作狀態時，其伺服控制跟蹤系統一般流程為：首先由紅外載荷生成圖像，隨后經圖像跟蹤板處理得到被跟蹤目標與視軸之間的目標偏差量，將目標偏差量信息傳送給光電平臺伺服系統，伺服電機可以根據目標偏差量信息使紅外載荷的視軸對準目標以實現目標跟蹤。在光電跟蹤系統中，每一個采樣時間目標偏差量延遲主要由紅外載荷在生成圖像的過程中熱輻射積累時間、圖像跟蹤算法的計算時間以及目標偏差量信息串行通訊傳輸時間決定。由于光電平臺中紅外載荷在生成圖像的過程中需要一段時間來進行熱輻射積累，同時，圖像跟蹤板也需要一段時間來計算目標偏差量信息，計算完目標偏差量信息后以串行通訊方式傳遞給伺服控制系統。因此，目標偏差量延遲滯后的時間是在某一范圍內的不確定時變延遲，這種滯后必然會影響伺服控制系統的穩定性和跟蹤精度，是影響光電平臺跟蹤性能的主要因素。一方面，由于光電平臺伺服系統接收到的目標偏差量信息存在較大的延遲滯后，其帶來的直接影響是相位裕度的損失，導致伺服控制系統的超調量增加，甚至使系統產生振蕩。同時，目標偏差量滯后也會降低位置環所能達到的最大帶寬，這將導致系統跟蹤精度的降低，還會降影
3、在光電跟蹤系統中，提高伺服系統跟蹤精度主要有速度或加速度滯后補償、引入積分環節構成動態高型控制以及基于前饋控制等。其中，速度或加速度滯后補償是常用的方法，然而這種方法提高跟蹤精度的能力有限，并且速度或加速度補償參數的確定也較為復雜，引入積分環節構成高動態控制的方法受制于控制系統的穩定性等要求，一般很少使用。前饋控制，利用預測原理得到目標的當前位置和速度信息來實現前饋補償，由于這種方法補償了目標偏差量信息的滯后，因此能夠在不影響系統穩定性的情況下提高跟蹤精度，具有較強的優越性。如：
4、(1)cn113867423a公開了一種伺服轉臺方位角度跟蹤控制方法及裝置，其采用目標角速度預測、動態曲線規劃、前饋微分先行的pd控制算法三者結合的算法，實現方位角度快速、高精度跟蹤，實現快速、平穩的高精度復雜信號跟蹤；
5、(2)基于預測濾波的光電系統跟蹤控制技術研究([d].何秋農.中國科學院大學，2021.)提出兩種針對兼顧模型不確定性和測量延遲的魯棒預測濾波方法，推導了相應的遞歸濾波程序，并給出了預測濾波算法收斂性和有界性的條件，通過實驗證明，這兩種魯棒預測濾波方法能夠有效提高目標運動模型存在不確定性情況下對目標運動狀態信息的預測精度。
6、上述(1)中涉及的基于伺服轉臺方位角度跟蹤控制方法，能夠有效地補償目標偏差量滯后的問題。但伺服跟蹤控制更主要的是考核動態精度，其選用的方法無法保證跟蹤的實時性，同時也存在系統過沖或振蕩的問題。
7、上述(2)中涉及的魯棒預測濾波方法，在濾波原理方面進行了改進，雖然計算復雜度是與kalman濾波類似，但對于時間延遲是采用增廣狀態向量的方式處理，隨著時間延遲的增大，遞歸濾波程序計算復雜度會急劇上升，不適用于實際工程應用。
8、有鑒于此，有必要針對上述方法的缺點，提供一種融合前饋補償和數組緩存機制的伺服跟蹤控制方法，以解決上述方法存在的模型計算復雜度高、實際工程應用中具有跟蹤精度低、實時性差等缺陷，同時抑制干擾帶來的過沖或振蕩問題，提升動態響應速度，實現實時、平滑、精確的跟蹤控制。
技術實現思路
1、本專利技術要解決的技術問題是：針對光電轉臺伺服控制過程中，輸入輸出時間不同步產生跟蹤滯后問題，設計一種具有快速性、實時性、平穩性的前饋補償伺服跟蹤控制方法，解決實際跟蹤過程中跟蹤滯后、跟蹤精度低的問題，在提高系統跟蹤精度的同時，提升動態響應速度，實現實時平滑的跟蹤控制。
2、本專利技術的目的在于：針對現有伺服跟蹤控制方法存在模型計算復雜度高，實際工程應用中具有跟蹤精度低、動態響應延遲、跟蹤不平滑等缺陷，影響系統目標整體跟蹤性能。為解決實際應用中伺服擾動、跟蹤滯后、跟蹤精度低的問題，提出一種融合前饋補償和數組緩存機制的伺服跟蹤控制方法，根據所建立的數據緩存、前饋補償的模型使伺服系統提前補償系統預知干擾，有效地抑制載體運動以及其他干擾因素影響，較少響應延遲，提升系統跟蹤精度，提高動態響應速度，實現實時平滑的跟蹤控制。
3、本專利技術的具體技術方案為：
4、一種光電轉臺伺服跟蹤控制方法，包括：
5、步驟1，接收目標位置信息，包括：
6、步驟1.1，讀取跟蹤板反饋的目標偏差量，并根據圖像的行、列分辨率(行×列，像素)將單位為像素的水平、俯仰方向的目標偏差量轉換為單位為度的目標偏差量；
7、步驟1.2，將得到的目標偏差量進行濾波并按控制周期信號進行數據緩存；
8、步驟1.3，讀取編碼器反饋的角度信息并進行數據緩存；
9、步驟1.4，根據信號時延量，建立當前時刻目標偏差量信息與延時信號前編碼器反饋的角度信息之間關聯關系，所述信號時延量為幀頻傳輸信號延時量+通信延時量+不確定延時信號的延時量。
10、步驟2，根據目標位置信息生成前饋控制信號，包括：
11、假定n為控制周期序號，n＝1,2，…,b為權重系數，b＝1/(1+ts*帶寬)；ts為傳輸一幀圖像的時間，vt為實際角速度。
12、步驟2.1：將目標偏差量信息和編碼器反饋的角度信息送入位置環pid得到目標反饋角速度vf；
13、步驟2.2：目標預測角速度為上一控制周期預測速度、實際速度的加權融合，即目標預測角速度計算公式為vp(n)＝b*vp(n-1)+(1-b)vt(n-1)；
14、步驟2.3：將目標反饋角速度和目標預測角速度加權融合得到最終前饋控制信號，前饋控制信號v計算公式為：v＝vp*ф+vf；
15、上式中的權重比ф將隨著步驟5中的偏差大小進行動態調整；在具體實施例中，權重比ф的取值范圍為1.1～1.4。
16、步驟3，將前饋控制信號存儲于預設的數組緩存中。
17、步驟4，從數組緩存中讀取前饋控制信號，并應用于伺服驅動器。
18、步驟5，根據實際位置與目標位置的偏差調整前饋控制信號。
19、步驟6，更新數組緩存中的前饋控制信號。
20、進一步的，在具體實施中，濾波方法可選用卡爾曼濾波方法。
21、進一步地，在具體實施例中假設幀頻傳輸信號延時、通信延時、不確定延時信號的延時均為20ms，則當前時刻目標偏差本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種光電轉臺伺服跟蹤控制方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟2中：
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟2中：
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，在步驟3中：
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟5中：
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟6中：
7.根據權利要求1-6任一項所述的方法，其特征在于：
8.根據權利要求1-6任一項所述的方法，其特征在于，步驟1還包括：
9.一種計算機存儲介質，其上存儲有計算機程序，其特征在于：
10.一種光電轉臺伺服跟蹤控制系統，包括光電電轉臺伺服控制計算機和角度編碼器，其特征在于，還包括如權利要求9所述的一種計算機存儲介質。
【技術特征摘要】
1.一種光電轉臺伺服跟蹤控制方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟2中：
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟2中：
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，在步驟3中：
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟5中：
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在...
【專利技術屬性】
技術研發人員：萬澎，徐盛良，習昊，王若男，王琦藝，王世銘，李廣，趙德利，王宇豪，王宇江，
申請(專利權)人：云南北方光電儀器有限公司，
類型：發明
國別省市：
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