上海航天技术研究院，上海，200000
摘要：舰载光电伺服设备由于受到横摇、纵摇、艏摇的影响，系统的跟踪精度和鲁棒性下降，并且在传统光电伺服设备速度、位置双闭环控制中，位置环采用双滞后超前调节器需要计算出5个参数，极为繁琐。为进一步提高舰载光电跟踪设备跟踪精度，增强系统鲁棒性，本文对双闭环控制回路中位置环内模控制传递函数进行麦克劳林展开推导出等效的PID控制器，即IMC-PID控制器，并用此控制算法进行仿真试验。通过试验分析：IMC-PID控制方式比传统位置环双滞后超前控制方式快，鲁棒性也得到提高。实测方位跟踪误差比传统的位置环滞后超前控制减少了左右，俯仰减少了。
关键词：等效传递函数；等效内模PID控制；跟踪误差
1.引言
在工业生产过程中，与经典PID控制相比，内模控制仅有一个整定参数，参数调整与系统动态品质和鲁棒性的关系比较明确，故采用内模控制原理可以提高PID控制器的设计水平。该控制策略响应速度快，即使在模型失配的不利情况下仍具有较大优势，鲁棒性强，对过程中的干扰抑制能力具有结构上的优势，更容易保证控制系统稳定性[1]。传统舰载光电跟踪设备双闭环控制中位置环常采用双滞后超前控制，虽然具有一定的抗干扰能力[2]，但是采用5参数调节器的位置环工程实现繁琐，本文有别于传统位置环5参数双滞后超前控制方式，对反馈控制器进行麦克劳林展开，推导出等效内模PID控制器结构简单。最后得到的单参数控制器在线整定便于工程实现，各项指标均优于传统控制模式，外场跟飞试验验证了跟踪精度完全满足工程需要。
2.内模控制等效PID控制算法
2.1低通滤波内模控制器模型
内模控制基本思想就是使系统输入完全跟随系统输出，其传递函数的结构如图1所示。
5结论
舰载光电设备易受横摇、纵摇、艏摇的影响，而导致跟踪精度不高，抗干扰性下降。采用文中创新提出的等效内模PID控制器，弥补了传统位置环滞后超前控制在响应速度、系统超调、抗干扰性和跟踪精度四个方面的不足，并且位置环采用等效内模PID控制新方式结构简单，在线调节方便易行。从单位阶跃响应对比图7中可知调节时间比传统的滞后超前控制快0.6s，响应迅速并且实际的跟踪精度得到提高，光电跟踪设备鲁棒性增强。比传统的5参数滞后超前串联调节器设计简单。此方法在实际应用中方便、可行、有效，能够满足XX项目对光电跟踪设备跟踪精度不高于的要求。
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