本發(fā)明涉及天線控制，特別涉及一種大型天線復(fù)合控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著現(xiàn)代通信、航天以及天文觀測等技術(shù)的飛速發(fā)展，對于天線的性能要求越來越高，尤其是在大型天線系統(tǒng)中，其控制精度直接關(guān)系到數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和觀測任務(wù)的成功與否。

2、在天線控制領(lǐng)域，小型天線由于其結(jié)構(gòu)簡單、精度要求相對較低，通常采用傳統(tǒng)的比例積分（proportionalintegral，pi）控制方法?，F(xiàn)場調(diào)試人員通過試湊法對控制器參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，這種方法簡單易行，能夠滿足小型天線在一般環(huán)境下的使用要求。

3、然而，隨著科技的不斷進(jìn)步，對于大型天線的需求日益增加。目前，大型天線在現(xiàn)代通信、航天以及天文觀測等領(lǐng)域扮演著至關(guān)重要的角色。然而，隨著天線口徑的增大和工作頻率的提高，其控制精度面臨著諸多挑戰(zhàn)。

4、大型天線的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，諧振頻率較低，這不僅限制了伺服帶寬的提高，還使得大型天線在動(dòng)態(tài)響應(yīng)過程中容易受到結(jié)構(gòu)變形的影響，限制了大型天線的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度和控制精度，導(dǎo)致指向精度降低。

5、傳統(tǒng)的pi控制器雖然在簡單系統(tǒng)（如，小型天線）中表現(xiàn)出良好的控制效果，但在面對大型天線的高精度要求時(shí)，難以找到合適的參數(shù)來滿足系統(tǒng)性能指標(biāo)。同時(shí)，基于誤差的pi控制也難以滿足大型天線高精度控制所要求的隨動(dòng)精度。綜上，現(xiàn)有的大型天線控制方法控制精度較低，導(dǎo)致大型天線的指向精度較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于此，有必要針對上述技術(shù)問題，提供一種大型天線復(fù)合控制方法及系統(tǒng)。

2、本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供了一種大型天線復(fù)合控制方法，本發(fā)明先獲取大型天線當(dāng)前時(shí)刻的軸角編碼器數(shù)據(jù)；然后基于大型天線的連續(xù)運(yùn)動(dòng)模型，根據(jù)軸角編碼器數(shù)據(jù)通過連續(xù)的卡爾曼濾波算法對大型天線下一時(shí)刻的狀態(tài)進(jìn)行估計(jì)，得到大型天線包括估計(jì)位置、估計(jì)速度和估計(jì)加速度的估計(jì)狀態(tài)；之后根據(jù)大型天線的目標(biāo)位置與估計(jì)位置之間的誤差，通過比例積分控制算法確定比例積分控制信號；并根據(jù)大型天線的目標(biāo)速度、估計(jì)速度和估計(jì)加速度，基于大型天線速度追蹤的響應(yīng)特征，確定用于補(bǔ)償目標(biāo)速度變化引起的隨動(dòng)誤差的前饋控制信號；接著根據(jù)當(dāng)前大型天線的估計(jì)狀態(tài)，通過最優(yōu)反饋控制算法構(gòu)造性能指標(biāo)優(yōu)化問題并求解，確定反饋控制信號；最后將比例積分控制信號、前饋控制信號和反饋控制信號融合，得到最終控制信號，并對大型天線的位置和速度進(jìn)行控制。

4、本發(fā)明提供了一種大型天線復(fù)合控制系統(tǒng)，包括：

5、獲取模塊，用于獲取大型天線當(dāng)前時(shí)刻的軸角編碼器數(shù)據(jù)；

6、狀態(tài)估計(jì)模塊，用于基于大型天線的連續(xù)運(yùn)動(dòng)模型，根據(jù)軸角編碼器數(shù)據(jù)通過連續(xù)的卡爾曼濾波算法對大型天線下一時(shí)刻的狀態(tài)進(jìn)行估計(jì)，得到大型天線包括估計(jì)位置、估計(jì)速度和估計(jì)加速度的估計(jì)狀態(tài)；

7、比例積分控制模塊，用于根據(jù)大型天線的目標(biāo)位置與估計(jì)位置之間的誤差，通過比例積分控制算法確定比例積分控制信號；

8、前饋控制模塊，用于根據(jù)大型天線的目標(biāo)速度、估計(jì)速度和估計(jì)加速度，基于大型天線速度追蹤的響應(yīng)特征，確定用于補(bǔ)償目標(biāo)速度變化引起的隨動(dòng)誤差的前饋控制信號；

9、最優(yōu)反饋控制模塊，用于根據(jù)當(dāng)前大型天線的估計(jì)狀態(tài)，通過最優(yōu)反饋控制算法構(gòu)造性能指標(biāo)優(yōu)化問題并求解，確定反饋控制信號；將比例積分控制信號、前饋控制信號和反饋控制信號融合，得到最終控制信號，并對大型天線的位置和速度進(jìn)行控制。

10、本發(fā)明提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述存儲介質(zhì)存儲有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述大型天線復(fù)合控制方法。

11、本發(fā)明提供了一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時(shí)實(shí)現(xiàn)上述大型天線復(fù)合控制方法。

12、本發(fā)明采用的上述至少一個(gè)技術(shù)方案能夠達(dá)到以下有益效果：

13、本發(fā)明先獲取大型天線當(dāng)前時(shí)刻的軸角編碼器數(shù)據(jù)，然后基于軸角編碼器數(shù)據(jù)通過連續(xù)的卡爾曼濾波算法對大型天線的狀態(tài)進(jìn)行估計(jì)，再基于大型天線的目標(biāo)位置與估計(jì)位置之間的誤差通過比例積分控制算法確定比例積分控制信號，并基于大型天線的目標(biāo)速度確定前饋控制，最后加入最優(yōu)反饋控制，各項(xiàng)結(jié)合得到最終的控制信號，以對大型天線進(jìn)行控制。

14、本發(fā)明通過連續(xù)的卡爾曼濾波算法對大型天線的狀態(tài)進(jìn)行精確估計(jì)，通過比例積分控制信號對大型天線位置進(jìn)行快速追蹤，只提取目標(biāo)的速度信號加入前饋控制器，可顯著減少大型天線相對運(yùn)動(dòng)所引起的隨動(dòng)誤差，同時(shí)又不至于太多的增大隨機(jī)誤差，以此來提高大型天線控制響應(yīng)速度，再結(jié)合最優(yōu)反饋控制，實(shí)現(xiàn)對大型天線的高精度指向和跟蹤控制。這種復(fù)合控制策略提高了系統(tǒng)的伺服帶寬，縮短了系統(tǒng)調(diào)整時(shí)間，減少了系統(tǒng)超調(diào)量，提高了大型天線的控制效果，顯著提升了大型天線動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能。

技術(shù)特征：

1.一種大型天線復(fù)合控制方法，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的大型天線復(fù)合控制方法，其特征在于，所述大型天線的連續(xù)運(yùn)動(dòng)模型包括對應(yīng)于風(fēng)速和溫度的噪聲項(xiàng)；

3.如權(quán)利要求1所述的大型天線復(fù)合控制方法，其特征在于，所述根據(jù)大型天線的目標(biāo)位置與估計(jì)位置之間的誤差，通過比例積分控制算法確定比例積分控制信號，具體包括：

4.如權(quán)利要求1所述的大型天線復(fù)合控制方法，其特征在于，所述根據(jù)當(dāng)前大型天線的估計(jì)狀態(tài)，通過最優(yōu)反饋控制算法構(gòu)造性能指標(biāo)優(yōu)化問題并求解，確定反饋控制信號，具體包括：

5.一種大型天線復(fù)合控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：

6.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其特征在于，所述存儲介質(zhì)存儲有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)所述的方法。

7.一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，其特征在于，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)所述的方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種大型天線復(fù)合控制方法及系統(tǒng)，涉及天線控制技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明先獲取大型天線當(dāng)前時(shí)刻的軸角編碼器數(shù)據(jù)，然后基于軸角編碼器數(shù)據(jù)通過連續(xù)的卡爾曼濾波算法對大型天線的狀態(tài)進(jìn)行估計(jì)，再結(jié)合比例積分控制、前饋控制和最優(yōu)反饋控制得到最終的控制信號，以對大型天線進(jìn)行控制。本發(fā)明通過連續(xù)的卡爾曼濾波算法對大型天線的狀態(tài)進(jìn)行精確估計(jì)，結(jié)合了比例積分控制、前饋控制和最優(yōu)反饋控制，在比例積分控制的基礎(chǔ)上，通過前饋控制和最優(yōu)反饋控制，實(shí)現(xiàn)對大型天線的高精度指向和跟蹤控制。這種復(fù)合控制策略提高了系統(tǒng)的伺服帶寬，縮短了系統(tǒng)調(diào)整時(shí)間，減少了系統(tǒng)超調(diào)量，提高了大型天線的控制效果，顯著提升了大型天線動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能。

技術(shù)研發(fā)人員：李東偉,張偉,賀更新,趙武林,俞天智,王凡,劉波,趙全釗,李恒,李紅衛(wèi),楊發(fā),李燕,葛城顯,劉熠
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西北電子設(shè)備研究所（中國電子科技集團(tuán)公司第三十九研究所）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15