专利名称：应用智能pid控制器的飞行仿真转台控制系统及方法
技术领域：
本发明属于智能控制或伺服控制领域，特别涉及一种飞行仿真转台系统的伺服控制方法。
背景技术：
飞行仿真转台是用于研究飞行器动力学特性的伺服系统装置，在含实物半物理仿真实验中，它将来自仿真计算机的飞行姿态的电信号或数字信号，准确地变换为飞行器在空中的俯仰、横滚、偏航的姿态角，被安装在转台上的陀螺仪或导引头等检测装置所感受， 并转换成转台内、中、外三轴的姿态运动，从而实现飞行器控制的地面仿真试验。作为航空仿真试验中的重要设备，转台的研制水平代表着国家的飞行器控制与制导技术的水平。飞行仿真转台是飞行器控制系统和制导系统研制中的关键设备，它是典型的高精度位置、速度伺服系统(可参见段海滨，王道波，尧放哉.一种大负载三轴电动仿真测试转台设计与实现.南京航空航天大学学报，2004，36 (3)，358-36 。转台控制系统性能受到机械摩擦、机械谐振、传感器精度以及机械工艺水平等诸多非线性、不确定性干扰因素的影响，常规控制方法如PI控制难以满足高精度控制的要求。智能控制技术的发展，为解决上述非线性问题提供了有效的手段，其中神经网络具有很强的非线性映射、自组织、自学习等能力，而模糊控制善于利用经验知识、推理能力强等特点，均已应用于转台伺服系统的控制中(可参见李军伟，赵克定，吴盛林，一种基于模糊补偿的自适应控制在液压转台中的应用，航空学报，2003，24 (1)，72-74 ；郦小敏，王卫红，王宗学，基于RBFN的伺服系统前馈控制器设计和仿真研究，航空学报，2003，24 (3)，266-268 ；刘媛，王卫红，基于CMAC的伺服系统控制研究，航空学报，2006，27 (3)，515-519)。然而，一般智能控制技术仍存在计算量大、学习收敛速度慢等缺陷而在实时控制要求较高的应用中受到限制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题，是针对前述背景技术中的缺陷和不足，提供一种智能PID控制器及应用其的飞行仿真转台控制系统及方法，其可通过在线调节整定PID控制器参数，克服转台伺服系统中机械摩擦、机械谐振、传感器精度以及机械工艺水平等诸多非线性、不确定性干扰因素对跟踪控制的不良影响，以提高伺服跟踪精度，从而提高飞行控制半物理仿真系统的置信度，从而提高飞行器控制系统和制导系统的研制精度或性能。本发明为解决以上技术问题，所采用的技术方案是一种智能PID控制器，包括第一、二、三控制器，其中，第一控制器的控制律以及控制参数的智能学习律为
k e(s)uA O) = kPAe(s) + IA + kDAse(s)
权利要求
1.一种智能PID控制器，其特征在于包括第一、二、三控制器，其中，第一控制器的控制律以及控制参数的智能学习律为
2.一种应用如权利要求1所述的智能PID控制器的飞行仿真转台控制系统，其特征在于包括智能PID控制器和飞行仿真转台系统，其中，智能PID控制器的输出端连接飞行仿真转台系统的输入端。
3.一种应用于如权利要求2所述的飞行仿真转台控制系统的控制方法，其特征在于， 包括如下步骤(1)设置智能PID 控制器的初始参数:kPA0 = kIA0 = kDA0 = kPB0 = kIB0 = kDB0 = kCO=0， 确定常系数 Ap, A1, Ad, Bp, B1, Bd, kP*，k,，kD*，kU*，W1, W2, W3, C，初始运行时刻 k = O ；(2)置k = k+1 ；(3)根据系统的角位置误差e，根据下式分别计算参考控制律U*、PID-A控制器输出uA、 PID-B控制器输出ub、PID-C控制器输出uc，并根据u (s) = uA (s) -uB (s) +uc (s)计算智能PID控制器的控制输出u ；uK O) = kPAe(s) ++ kDAse(s)suB (s) = kPBe(s) + ⑷ + kDBse(s) suc(s) = kc maxiW^is),炉2咖),W3se(s)}s(4)将控制信号u加入转台系统中，运行系统，将转台系统角位置信号反馈至控制系统，更新角位置跟踪误差e;(5)根据下式描述的智能学习律，分别计算PID-A控制器参数的调节步长AkPA，AkIA， AkM、PID_B控制器参数的调节步长AkPB，AkIB, AkDB、PID_C控制器参数的调节步长Δ kc， 并更新对应控制器的控制参数；C^mpa = ape(s) max{0,// (s)-ua (s)-uc (^)}e2(s)=I=< Mia = A1~—max{0,// (s)-uA(s)-uc(.y)}Mda = Aosq1 (^) max{0, u (.y) - uA (.y) - uc (.y)}Mpb = Bpe(s)(uA (s) - uB (s) - u (s))^ib=bi(ua o) - ub o) - o》AkDB=BDse2(s)(uA(s)-uB(s)-u(sy)W e(s) =K Akc = Cmeix{Wle(s\ —-, JF3见(X)}.max{0,//⑷―//八⑷― ⑷};(6)判断是否满足终止条件，若是则停止运行；否则，继续返回步骤0)，继续运行系统，实现转台系统的智能控制。
全文摘要
本发明公开一种智能PID控制器，包括第一、二、三控制器。本发明还公开一种应用前述智能PID控制器的飞行仿真转台控制系统，包括智能PID控制器和飞行仿真转台系统，其中，智能PID控制器的输出端连接飞行仿真转台系统的输入端。此种控制系统可通过在线调节整定PID控制器参数，克服转台伺服系统中机械摩擦、机械谐振、传感器精度以及机械工艺水平等诸多非线性、不确定性干扰因素对跟踪控制的不良影响，以提高伺服跟踪精度，从而提高飞行控制半物理仿真系统的置信度，从而提高飞行器控制系统和制导系统的研制精度或性能。本发明还公开一种飞行仿真转台控制方法。
文档编号G05B13/04GK102279564SQ20111011213
公开日2011年12月14日 申请日期2011年4月29日 优先权日2011年4月29日
发明者江驹, 浦黄忠, 王志胜, 王道波, 甄子洋 申请人:南京航空航天大学