本技術涉及音圈電機快速反射鏡，尤其涉及一種音圈電機快速反射鏡廣義內模控制方法、設備及介質。

背景技術：

1、音圈電機快速反射鏡采用四個音圈電機進行驅動，內部采用柔性鉸鏈作為支撐結構。由于其存在較大的諧振特性以及軸間的耦合，這將使得一般的控制算法很難滿足音圈電機快速反射鏡的高速高精度控制要求。并且其一般工作于機載或者艦載平臺中，工作環境存在的大氣湍流以及平臺振動會使得音圈電機快速反射鏡發生一定的參數攝動，在這種攝動下，如果控制器不具有很強的魯棒穩定性會使得系統的跟蹤性能下降甚至出現系統不穩定的情況。

2、在目前音圈電機快速反射鏡控制技術中，大多數采用pid控制這種傳統控制方法，以音圈電機快速反射鏡的傳遞函數模型為基礎。具有固定的控制器結構，通過繪制根軌跡進行控制器參數的調節，具有參數少、控制結構容易實現的優勢，是目前工業界應用最為廣泛的一種控制方法。

3、但傳統的pid控制方法難以有效抑制音圈電機快速反射鏡中諧振特性帶來的影響，且pid控制方法是根據單輸入單輸出系統進行設計的，音圈電機快速反射鏡為多輸入多輸出系統，pid控制方法難以有效解決耦合對系統帶來的不利影響。

4、此外，在傳統的控制結構中，性能與魯棒性是一種相互矛盾的指標，如果控制器具有良好的性能那么其魯棒性不會很好，反之如果一個控制器具有很好的魯棒性那么其性能一定不會好。所以工業界中往往通過調節控制器的參數，來平衡性能與魯棒性，使得性能和魯棒性都達到適中的水平。但是這種參數折中的方法難以滿足參數攝動系統中高速高精度的控制需要，因此仍難以解決因系統參數攝動而導致的控制器性能下降問題。

技術實現思路

1、本技術實施例提供了一種音圈電機快速反射鏡廣義內模控制方法、設備及介質，用于解決如下技術問題：現有技術中因系統參數攝動而導致的控制器性能下降問題。

2、本技術實施例采用下述技術方案：

3、本技術實施例提供一種音圈電機快速反射鏡廣義內模控制方法，包括，通過matlab辨識工具箱對獲取到的音圈電機快速反射鏡系統的輸入輸出數據進行分析處理，得到音圈電機快速反射鏡對應的標稱模型。通過前置補償器對標稱模型進行回路整形，并基于標準h∞控制算法進行回路成形控制器解算，得到性能控制器。確定出標稱模型與真實工況下模型的加性不確定性，并通過曲線擬合得到加性不確定性對應的上界函數。基于上界函數，通過d-k迭代算法對預置控制器進行迭代處理，得到魯棒控制器。基于性能控制器與魯棒控制器，求解得到內環控制器，以實現對音圈電機快速反射鏡廣義內模控制。

4、本技術實施例通過h∞回路成形方法設計音圈電機快速反射鏡的性能控制器，有效抑制了系統中柔性模態對于系統跟蹤精度的影響，并且基于多輸入多輸出的設計方法有效抑制了音圈電機快速反射鏡的軸間耦合。其次，本技術實施例設計了μ綜合魯棒控制器，并采用廣義內模控制的架構將其進行實現，實現了系統性能與魯棒穩定性的兼顧，能夠滿足音圈電機快速反射鏡在振動等復雜工況下的性能要求。本技術實施例能夠提升音圈電機快速反射鏡的跟蹤精度與動態響應速度，同時能夠抑制參數攝動對于系統跟蹤精度和響應速度的影響。保證了音圈電機快速反射鏡的穩定高性能工作。

5、在本技術的一種實現方式中，通過前置補償器對標稱模型進行回路整形之前，方法還包括：對標稱模型進行雙線性變換；基于雙線性變化預置目標開環奇異值，對變換后得到的標稱模型進行內外因式分解，得到前置補償器，以通過前置補償器對標稱模型進行補償，使被控對象的奇異值成形成為期望開環形狀。

6、在本技術的一種實現方式中，預置目標開環奇異值對應的低頻段增益大于預設增益閾值；以及，預置目標開環奇異值對應的高頻段增益衰減速度，大于預設速度閾值；以及，預置目標開環奇異值對應的截止頻率處的斜率為-20db。

7、在本技術的一種實現方式中，通過前置補償器對標稱模型進行回路整形，并基于標準h∞控制算法進行回路成形控制器解算，得到性能控制器，具體包括：將被控對象模型更改為狀態空間的形式，以將被控對象模型進行正規化左互質分解；在回路成形控制器解算過程中，基于預置魯棒性能指數函數得到最優控制器；將最優控制器與前置補償器進行組合，得到性能控制器。

8、在本技術的一種實現方式中，基于上界函數，通過d-k迭代算法對預置控制器進行迭代處理，得到魯棒控制器，具體包括：確定被控對象系統對應的參數攝動和外部擾動，以基于參數攝動與外部擾動構建不確定性被控對象模型；通過線性分式變換形式對不確定性被控對象系統進行變換；基于上界函數與變換后得到的不確定性被控對象表示形式，通過d-k迭代算法對預置控制器進行迭代處理，得到魯棒控制器；其中，變換后得到的不確定性被控對象表示形式包括，不確定性被控對象模型與誤差加權函數。

9、在本技術的一種實現方式中，基于性能控制器與魯棒控制器，求解得到內環控制器，具體包括：基于youla參數化對被控對象與性能控制器進行標準左互質分解，得到內環控制器表達式；對內環控制器表達式進行求解，以得到內環控制器。

10、在本技術的一種實現方式中，基于youla參數化對被控對象與性能控制器進行標準左互質分解，得到內環控制器表達式，具體包括：基于youla參數化以及函數：

11、

12、得到推導函數：

13、

14、其中，k為控制器；和q均為最小相位的穩定傳遞函數；為標稱模型的左互質分解，為性能控制器k0的左互質分解；對推導函數進行分析處理，得到內環控制器表達式。

15、在本技術的一種實現方式中，對推導函數進行分析處理，得到內環控制器表達式，具體包括：對推導函數進行移項并提取公因子得到：

16、

17、得到內環控制器表達式為：

18、

19、其中，k為控制器；和q均為最小相位的穩定傳遞函數；為標稱模型的左互質分解，為性能控制器k0的左互質分解。

20、本技術實施例提供一種音圈電機快速反射鏡廣義內模控制設備，包括：至少一個處理器；以及，與至少一個處理器通信連接的存儲器；其中，存儲器存儲有可被至少一個處理器執行的指令，指令被至少一個處理器執行，以使至少一個處理器能夠：通過matlab辨識工具箱對獲取到的音圈電機快速反射鏡系統的輸入輸出數據進行分析處理，得到音圈電機快速反射鏡對應的標稱模型；通過前置補償器對標稱模型進行回路整形，并基于標準h∞控制算法進行回路成形控制器解算，得到性能控制器；確定出標稱模型與真實工況下模型的加性不確定性，并通過曲線擬合得到加性不確定性對應的上界函數；基于上界函數，通過d-k迭代算法對預置控制器進行迭代處理，得到魯棒控制器；基于性能控制器與魯棒控制器，求解得到內環控制器，以實現對音圈電機快速反射鏡廣義內模控制。

21、本技術實施例提供的一種非易失性計算機存儲介質，存儲有計算機可執行指令，計算機可執行指令設置為：通過matlab辨識工具箱對獲取到的音圈電機快速反射鏡系統的輸入輸出數據進行分析處理，得到音圈電機快速反射鏡對應的標稱模型；通過前置補償器對標稱模型進行回路整形，并基于標準h∞控制算法進行回路成形控制器解算，得到性能控制器；確定出標稱模型與真實工況下模型的加性不確定性，并通過曲線擬合得到加性不確定性對應的上界函數；基于上界函數，通過d-k迭代算法對預置控制器進行迭代處理，得到魯棒控制器；基于性能控制器與魯棒控制器，求解得到內環控制器，以實現對音圈電機快速反射鏡廣義內模控制。

22、本技術實施例采用的上述至少一個技術方案能夠達到以下有益效果：本技術實施例通過h∞回路成形方法設計音圈電機快速反射鏡的性能控制器，有效抑制了系統中柔性模態對于系統跟蹤精度的影響，并且基于多輸入多輸出的設計方法有效抑制了音圈電機快速反射鏡的軸間耦合。其次，本技術實施例設計了μ綜合魯棒控制器，并采用廣義內模控制的架構將其進行實現，實現了系統性能與魯棒穩定性的兼顧，能夠滿足音圈電機快速反射鏡在振動等復雜工況下的性能要求。本技術實施例能夠提升音圈電機快速反射鏡的跟蹤精度與動態響應速度，同時能夠抑制參數攝動對于系統跟蹤精度和響應速度的影響。保證了音圈電機快速反射鏡的穩定高性能工作。