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移动载体天线伺服系统扰动抑制控制器设计，硕士学位论文，说明书共127页。
摘要：
随着通信需求升级，卫星通信天线向着小型化、移动化、高可靠性化发展，在军事、工业及民用领域发挥着越来越重要的作用。与固定天线不同，移动载体卫星通信天线的难点在于抑制由载体运动所引起的对天线指向精度的干扰。目前主流Ka频段雷达波束宽度要求指向偏差小于0.4度，而载体的扰动可达到其几十倍，尤其是陆上载体，路面颠簸及载体自身运动状态的改变产生的扰动幅值大、频带宽，这对天线伺服系统的扰动抑制能力提出了很高的要求。以往“动中通”系统大多采用基于经典的PID控制方案，其控制结构简单、便于工程实现，在机载、船载天线伺服系统上起到了良好的效果。然而，由于陆上载体所受扰动的特殊性质，在天线具有谐振情况下PID控制器难以达到良好的效果，而基于现代控制理论的控制器设计可能会成为进一步提高扰动抑制性能的突破口。
本文基于实际工程应用需要，对中电五十四所提供的0.8米“动中通”天线伺服系统进行扰动抑制控制研究。本文先分析其硬件构成及特性，并搭建仿真实验平台为控制器设计提供参考。根据各硬件特性，本文综合考虑天线伺服系统的刚性、柔性模态以及时延特性，给出系统的模型形式，并利用基于脉冲响应的Hankel辨识法确定对象的各模型参数。随后本文针对跟踪性能基于线性二次型指标设计状态反馈控制器和状态观测器，并证明所得输出反馈控制器的2H最优特性。然而，考虑到路面扰动具有一定的模型，2H最优控制器的性能并不是工程应用所最需要的。因此本文通过实验采集扰动数据，利用子空间辨识法确定扰动统计模型，在原有的2H控制器结构中增加扰动观测器及扰动滤波器，加强反馈控制器对低频扰动的抑制能力。由于扰动模型在部分中高频段还具有较大能量，本文基于H∞最优方法设计前馈控制器，并通过权重函数调整抑制频带，以达期望效果。最后本文提供了上述所有控制器的离散方法，便于工程实现。此外，本文进行了大量的实验验证了本次设计的合理性。其中可控扰动实验可证明本文所建立的模型及仿真平台真实有效；摇摆台实验可证明本文反馈控制器设计方法的先进性及有效性；跑车实验则通过实际使用场景的检验，充分证明了本文所设计前馈和反馈控制器的优越性及可靠性，能够真正的解决此工程应用难题。此外，本文所述的反馈及前馈控制策略可以独立于硬件平台，应用于各种需要进行扰动抑制的场合，具有很高的应用价值。
关键词：扰动抑制；伺服系统；系统辨识；最优控制；前馈控制；