陀螺测试转台的低速复合控制研究
现代电子技术
Modern Electronics Technique
2013年8月15日第36卷第16期
Aug.2013Vol.36No.16
0引言
陀螺测试速率转台是中低精度陀螺的性能测试和动态模拟的低速测试设备。产品形成过程中结构设计、制造安装等环节的积累效应使系统存在周期性摩擦力矩，并且该力矩对低速段精度影响明显；另外，转台驱动元件永磁直流电机运行时存在波动力矩，该力矩在电机低速段表现更突出，也具有周期特征；同时，测速元件若是编码器，则低速时测量误差会变大。基于以上三点原因，使得该类型转台在设计制造时会因低速跟踪精度显著下降，而使系统整体精度达不到要求。为了进一步提高设备的适用范围和性能，就需要进一步提高转台低速时的跟踪精度，对这些因素加以抑制或消除。针对周期性波动力矩对转台运行的影响，在系统中引入重复控制策略，可达到了很好的效果[1?2]。针对摩擦力矩对转台低
速运行的影响，人们一般采取先建立摩擦力模型、再进行补偿的方法；已有摩擦力模型有：库仑摩擦模型，库仑摩擦+粘滞摩擦模型，静摩擦+库仑摩擦+粘滞摩擦模型，Stribeck 摩擦模型，Dahl 模型，Bristle 模型，Bliman and Sorine 模型，LuGre 模型等[3?4]。其中LuGre 模型最能准确地描述机械中的摩擦现象，但由于LuGre 模型比较
复杂以及模型参数多，使用双观测器才能实现自适应摩擦补偿，致使计算比较复杂，实用化比较困难[5]。通过以上分析，本文提出一种采用重复控制器+摩擦扰动补偿控制的复合控制策略，通过摩擦扰动补偿控制抑制或消除摩擦力矩的影响，同时易于工程实现；通过重复控制器实现对电机波动力矩的抑制或消除，进一步提高转台低速运行的稳定性和跟踪能力。
1转台摩擦力扰动补偿控制器的设计
针对摩擦力矩对转台低速稳定运行的影响，欲保证
转台低速时的跟踪精度，必须进行补偿控制。这里的补偿控制就是根据摩擦力矩对转速的影响大小，及时修正补偿控制量的大小，以抑制或消除摩擦力矩所造成的影
陀螺测试转台的低速复合控制研究
欧卫斌，李军生
（宝鸡文理学院电气系，陕西宝鸡
721016）
摘
要：针对陀螺测试速率转台低速时存在的问题，提出了一种基于摩擦补偿控制和重复控制构成的复合控制新模
式，详细分析了复合控制原理和复合控制应用于陀螺测试速率转台控制系统的结构，设计了摩擦补偿控制器、重复控制器和速度控制器，并进行了软件设计。仿真结果表明：复合控制对转台低速运行时的摩擦干扰抑制效果显著，进一步提高了系统低速的跟踪精度，系统具有良好的动态性能和静态性能，实用性强。
关键词：摩擦补偿控制；重复控制；复合控制；跟踪精度中图分类号：TN911?34；TM351
文献标识码：A
文章编号：1004?373X （2013）16?0030?04
Low ?speed composite control of gyroscope test turret
OU Wei?bin ，LI Jun?sheng
（Department of Electronic &Electric ，Baoji University of Art &Science ，Baoji 721016，China ）
Abstracts ：A novel combined control mode based on friction compensation control and repetitive control is presented to solve the problems existing in the gyroscope test turret at low speed.The compound control principle and the structure of com?bined control device for gyroscope test turret control system are analyzed in detail.The friction compensation controller ，repeti?tive controller ，speed controller and related software were designed.The simulation results demonstrate that the compound con?
trol has significant restraint effect on the friction interference and can improve the system tracking accuracy greatly.The system has good dynamic and static performances ，and perfect practicability.
Keywords ：friction compensation control ；repetitive control ；compound control ；tracking accuracy
收稿日期：2013?04?26
基金项目：宝鸡市科技计划项目（11KG?W02）；宝鸡文理
学院校级重点项目（ZK12022）
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