第20卷第4期 2012年4月
文章编号1004-924X(2012)04-0803-08
光学精密工程
Optics and Precision Engineering
Vol. 20No, 4
Apr.2012
航空相机镜筒位置控制的扰动估计与补偿
黄浦1,2+，修吉宏1，李军1,2，陈黎1，杨秀丽3
（1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院航空光学成像与测量重点实验室，吉林长春130033；2.中国科学院研究生院，北京100039；3.空军航空大学，吉林长春130022）
摘要：在航空相机镜简速度内环设计了自抗扰控制器，以减小镜筒内偏心凸轮机构的运动对镜简的扰动。采用扩张状态观测器对扰动进行实时估计，并生成扰动补偿量抵消扰动的影响，首先，分析了凸轮机构的运动对镜筒扰动的特点。然后，建立了镜简的数学模型，基于带宽的单参数化设计思想设计了扩张状态观测器及带扰动补偿的控制律，设计了镜筒位置控制器。最后，在镜筒上对控制器的抗扰动性能进行了验证，并与目前航空相机常用的一阶平方滞后超前校正法进行了比较。结果表明，采用自抗扰控制能将凸轮机构对镜筒的扰动偏差减小为传统方法的50%左右。在提高系统抗扰动性能的同时，控制器增益减小约2个数量级，大大降低了对控制器增益的要求，提高了系统的稳定性，对改善航空相机控制系统的抗扰动性能及降低控制器设计难度具有较高的实用价值。
键调：航空相机；镜简；自抗控制；扰动估计；抗动补偿；扩张状态观测器关
中图分类号：TP273;V447.3
文献标识码：A
doi:10. 3788/OPE.20122004.0803
Disturbanceestimationandcompensationofposition
controloflensbarrelsinaerialcameras
HUANG Pu'-2,XIU Ji-hong',LI Jun-,CHEN Li',YANG Xiu-li
(l.Key Laboratory of Airborne Optical Imaging and Measurement,Changchun Institute of Optics
Fine Mechanics and Physics,ChineseAcademy of Sciences,Changchun 130033,China; 2.Graduate University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100039,China:
3.AviationUniversityof AirForce,Changchun130022,China)
*Correspondingauthor,E-mail:hpu8@163.com
Abstract; An active disturbance rejection controller was designed in the lensbarrel of an aerial camera to reduce the disturbance caused by an eccentric cam of the lensbarrel., An extended state observer was designed to estimate the disturbance and then to generate control signals to compensate the disturb ance influence. First, the disturbance characteristic of the cam was analyzed. And then, a mathematic model of lensbarrel was established and simplified. Based on bandwidth parameterization,the extended state observer and the control law with disturbance compensation were designed and a position con-troller was finished, Finally, an experiment on the lensbarrel was performed to test the disturbance
收稿日期：2011-04-11；修订日期：2011-05-18.
基金项目：国家863高技术研究发展计划资助项目（No.2009AA7010102）