1.一种机载LiDAR姿态角补偿装置解耦控制方法,其特征在于,姿态角补偿装置控制系统的总控制器分为两部分,一是PID闭环反馈控制器,二是神经网络逆系统解耦前馈控制器,两者构成前馈‑反馈复合控制器;在姿态角补偿装置控制系统中,理想输入角θg经过PID控制器后,输出电压为U=(Ux,Uy,Uz),此控制电压施加在姿态角补偿装置的控制机构上,输出信号为角速度 ω,经积分获得实际输出角θ;实际输出角θ经测角传感器测量后的信号分‑1三路返回;第一路与理想输入角θg相减求出差值,经比例系数θ 调节获得输出角度误差的相对值;第二路经神经网络逆系统处理后求得与实际输出角θ相对应的控制电压值,将输出角度误差的相对值与神经网络逆系统的输出控制电压值相乘,此值用于修正三轴输入控制电压(Ux,Uy,Uz),从而达到解耦控制目的,提高三轴转动控制精度;第三路反馈回输入端,与理想输入角θg求差值,再通过PID控制器输出控制信号(Ux,Uy,Uz);闭环反馈控制则采用了PID双闭环控制,有角速度反馈内环和角位置反馈外环;控制系统的反馈信号来自传感器的采集信号,不仅需要角位移,还需要角速度。
2.根据权利要求1所述的一种机载LiDAR姿态角补偿装置解耦控制方法,姿态角补偿装置控制系统的状态空间方程为:;
在状态空间方程中 ,三轴的控制输入分别为Ux ,Uy ,Uz,状态变量为,其中 为三轴转台三个轴所对应转过的角度;姿态角补偿装置是一个3输入6输出的复杂非线性系统,各转轴之间的控制和运动存在复杂耦合。
3.根据权利要求1或2所述的一种机载LiDAR姿态角补偿装置解耦控制方法,所构建的神经网络逆系统输入层共有9个变量,即三轴输出角运动信息: ;输出层3个变量,即三轴驱动电机控制电压Ux、Uy、Uz;神经网络逆系统共有2个隐含层;采用组合实验法确定隐含层的节点数,使神经网络系统的输出误差最小且计算效率达到最优;神经网络逆系统输入层和隐含层均采用sigmoid函数作为传递函数,输出层采用线性函数作为传递函数;根据姿态角补偿装置的正向控制模型,给X、Y、Z三个轴的电机输入控制电压分别取为幅值Ux、Uy、Uz,周期采样给定电压U和三轴转台三个轴所转过的角度 ,继而根据数值求导算法计算 的一阶和二阶微分值,从而得训练数据集 和;以 为神经网络输入量, 为神
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经网络输出量,通过学习训练,直到输出值误差小于10 时,完成姿态角补偿装置神经网络逆系统建模。