一种基于PI+陷波器的天线伺服系统控制器设计方法与流程

本发明涉及天线伺服系统领域，特别是涉及一种基于pi+陷波器的天线伺服系统控制器设计方法。

背景技术：

1、天线的伺服系统作为天线运行时的主要控制系统，其控制性能的好坏很大程度上决定了天线跟踪精度与跟踪性能的高低。随着通信技术的发展，人们对于天线的伺服性能提出了更高的要求。为了提升天线伺服系统的动态性能，各种高性能控制器设计方法被用于天线伺服系统的实际工程中。为了进行高性能控制器设计，我们首先需要获取天线伺服系统的解析模型，然后针对解析模型的幅频与箱频特性进行分析，并设计相应的控制器对伺服系统特性进行调节，从而实现对伺服系统控制性能的优化。

2、系统辨识方法是基于某些先验知识，根据辨识对象运行特性等选择特定的输入信号来激励目标系统，通过分析系统的输入、输出数据之间的潜在联系，最终建立目标系统的精确数学模型。伪随机信号是一种广泛用于系统建模的辨识信号，其频谱在频域上均匀分布，利用系统的伪随机响应可获取系统的单位脉冲响应，进而完成精确建模，可用于各类伺服系统的模型辨识工作。

3、天线座架受限于主体结构而通常刚度不够高，天线反射面以及传动链上的柔性变形也会有所增加，这都会导致天线伺服系统中存在高频谐振特性，该高频谐振特性会导致系统稳定裕量被严重降低，系统振荡加剧甚至不稳定。在这种情况下，必须以牺牲天线伺服系统的动态响应速度为代价，达到抑制高频谐振的目的，所以经典pi控制器的控制性能受到了很大约束。

技术实现思路

1、针对天线伺服系统的运行特性，本发明提供了一种基于pi+陷波器的天线伺服系统控制器设计方法，能够准确获取天线伺服系统解析模型，并利用带阻陷波器对系统的高频谐振特性进行抑制，大幅提升天线伺服系统的动态控制性能。

2、本发明采取的技术方案为：

3、一种基于pi+陷波器的天线伺服系统控制器设计方法，包括以下步骤：

4、步骤1，根据天线伺服系统速度环的结构特性与伺服参数，选择伪随机信号序列的参数，包括时钟周期、信号幅值、信号位数和重复周期，生成天线伺服系统速度环的模型辨识信号序列；

5、步骤2，将模型辨识信号序列作为天线伺服系统速度环的输入信号，记录天线伺服系统速度环的输出信号，并基于输入信号和输出信号进行相关性处理，获取系统的脉冲响应序列，基于脉冲响应序列构造系统hankel矩阵并进行分解，得到系统的速度环解析模型；

6、步骤3，基于步骤2中获取的速度环解析模型，针对其一阶谐振峰的频率中心点、幅值增益与整体带宽特性，设计一个陷波中心角频率、陷波带宽与陷波深度均与之对应的带阻陷波器；

7、步骤4，针对速度环解析模型设计pi控制器，并将pi控制器与带阻陷波器串联，得到天线伺服系统控制器。

8、进一步的，步骤2具体过程为：

9、将模型辨识信号序列作为天线伺服系统速度环的输入信号，记录天线伺服系统速度环的输出信号，并基于输入信号和输出信号计算其自相关函数和互相关函数，获取系统的脉冲响应序列，基于脉冲响应序列构造hankel矩阵，并对hankel矩阵进行矩阵分解，得到系统状态空间方程的系数矩阵，计算系统状态空间方程各阶模态的奇异值，根据奇异值大小对系统状态空间方程进行降阶，得到天线伺服系统速度环在频域的速度环解析模型。

10、本发明的有益效果是：

11、1、本发明采用伪随机信号序列进行模型辨识，利用hankel矩阵和系统奇异值获取速度环解析模型，可保证辨识模型的准确性。

12、2、本发明设计了心角频率、陷波带宽与陷波深度均可单独调整的带阻陷波器，该带阻陷波器可适用于各类天线伺服系统，并对系统的高频谐振特性进行有效抑制。

13、3、本发明将经典pi控制器与带阻陷波器串联共同构成了天线伺服系统控制器，可有效提升pi控制器增益，提升天线伺服系统的动态伺服响应性能。

1.一种基于pi+陷波器的天线伺服系统控制器设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于pi+陷波器的天线伺服系统控制器设计方法，其特征在于，步骤2具体过程为：