水面武器操瞄系統(tǒng)穩(wěn)定平臺姿態(tài)測量及控制技術(shù)研究.pdf

1、水面載體在工作過程中，容易受到風(fēng)浪流的作用而產(chǎn)生搖擺運動。被動隔振器可以消弱載體的高頻低幅振動，但對低頻搖擺運動的作用不是很明顯，因此文中提出使用穩(wěn)定平臺技術(shù)來保證安裝于水面載體之上的武器操瞄系統(tǒng)的穩(wěn)定。穩(wěn)定平臺是指能夠使被穩(wěn)定對象在外部干擾作用下相對慣性空間保持方位不變，或在指令力矩作用下能按給定規(guī)律相對慣性空間轉(zhuǎn)動的裝置。
　　 論文針對兩軸并聯(lián)式穩(wěn)定平臺，從誤差作用機理、姿態(tài)測量以及控制策略角度出發(fā)進行研究，旨在開發(fā)一種動

2、態(tài)及時性好、抗干擾能力強、適用于水面武器裝備的穩(wěn)定平臺系統(tǒng)。
　　 首先描述了水面武器穩(wěn)定操瞄系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，對操瞄系統(tǒng)和穩(wěn)定平臺的工作模式進行了介紹。穩(wěn)定平臺是一種高精度機電一體化設(shè)備，精度影響因素較多，文中對這些誤差源進行了分類總結(jié)，并對其中幾個影響較大、較難抑制的誤差源進行了詳細討論。穩(wěn)定操瞄系統(tǒng)中，數(shù)字磁羅盤和姿態(tài)航向參考系統(tǒng)(AHRS)分別被用來反饋操瞄系統(tǒng)和穩(wěn)定平臺的狀態(tài)信息。磁羅盤的輸出容易受到磁環(huán)境影響，文中研究

3、了一種最小二乘法粗校、BP網(wǎng)絡(luò)補償法精校兩步走的磁羅盤誤差組合補償方法。針對AHRS中的微機械陀螺儀，在使用Singer模型直接對陀螺信號建模的基礎(chǔ)上，提出一種基于交互式多模型的陀螺信號處理方法。
　　 PIOGRAM圖法在表達多坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)關(guān)系時具有簡單直觀的特點，文章借助于PIOGRAM圖得到了穩(wěn)定平臺各坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上完成了平臺執(zhí)行機構(gòu)運動學(xué)分析及隔離擾動原理的研究。為實現(xiàn)平臺高精度控制，建立了電流環(huán)、速度環(huán)

4、和位置環(huán)的三環(huán)控制結(jié)構(gòu)。在速度穩(wěn)定環(huán)中引入了干擾觀測器，研究表明經(jīng)典干擾觀測器可較好地抑制低頻擾動，但對高頻測量噪聲及模型攝動的抑制效果不是很理想。針對這個問題，提出了一種改進型干擾觀測器，該改進型干擾觀測器主要通過在反饋通道中，引入另一信號來補償系統(tǒng)輸出反饋。位置跟蹤環(huán)中，設(shè)計了一個基于擾動的前饋——反饋復(fù)合控制器。其中，反饋通道使用灰色預(yù)測控制以解決系統(tǒng)時滯環(huán)節(jié)的影響，并詳細分析了灰色預(yù)測步長的臨界條件，在此基礎(chǔ)上給出了一種步長自調(diào)