自適應(yīng)強(qiáng)跟蹤卡爾曼濾波在陀螺穩(wěn)定平臺中的應(yīng)用.pdf

1、陀螺穩(wěn)定平臺(Gyroscope Stabilized Platform，GSP)是以慣性元件—陀螺儀為核心敏感元件，安裝在運動載體上，能夠隔離載體的擾動而盡可能地保持平臺穩(wěn)定，從而保證安裝在平臺上的設(shè)備的視軸(LOS)指向穩(wěn)定的裝置，是慣性導(dǎo)航、制導(dǎo)及測量系統(tǒng)中的核心設(shè)備。由于外界環(huán)境干擾以及自身結(jié)構(gòu)誤差等原因的影響，平臺中的速率陀螺作為角速率敏感元件在測量時往往會引入漂移和噪聲，從而影響視軸穩(wěn)定精度。因而對陀螺儀的輸出信號進(jìn)行有效濾

2、波，一直是陀螺穩(wěn)定平臺要解決的一個重要任務(wù)之一?？柭鼮V波是一種用狀態(tài)方程描述動態(tài)系統(tǒng)，采用預(yù)測加修正的形式，按照線性最小方差估計準(zhǔn)則對系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行估計的最優(yōu)估計理論，具有實時遞推、存儲量小、簡單易行的優(yōu)點。
　　本論文的主要研究工作是采用對模型不確定性具有更強(qiáng)魯棒性的自適應(yīng)強(qiáng)跟蹤卡爾曼濾波對陀螺穩(wěn)定平臺的速率陀螺輸出信號進(jìn)行濾波，提升平臺速度環(huán)控制系統(tǒng)精度，所做的研究工作包含以下兩個方面:
　　1)在本工作小組已有的內(nèi)方位

3、速度環(huán)非線性摩擦力模型建模成果的基礎(chǔ)上，考慮系統(tǒng)受陀螺測量噪聲干擾的情況，采用對非線性摩擦力進(jìn)行前饋完全補償?shù)玫降乃俣拳h(huán)一階線性模型作為標(biāo)稱模型設(shè)計自適應(yīng)強(qiáng)跟蹤卡爾曼濾波器，完成對陀螺輸出信號濾波的任務(wù)，針對系統(tǒng)正負(fù)轉(zhuǎn)模型參數(shù)不同的情況，取濾波器標(biāo)稱模型的參數(shù)為系統(tǒng)正負(fù)轉(zhuǎn)模型參數(shù)的幾何平均值，避免了分別對正負(fù)模型分別設(shè)計濾波器而帶來的算法復(fù)雜性，同時，將標(biāo)稱模型與系統(tǒng)模型的誤差歸為是一個噪聲統(tǒng)計特性未知的虛擬過程擾動，采用Sage-Hu

4、sa時變過程擾動統(tǒng)計估值器對該過程擾動的統(tǒng)計特性進(jìn)行實時估計，從而提升對狀態(tài)估計的精度，同時，采用強(qiáng)跟蹤濾波算法的思想引入一個自適應(yīng)因子對狀態(tài)預(yù)測方差進(jìn)行修正，強(qiáng)制輸出誤差序列不相關(guān)，從而進(jìn)一步保證濾波算法對模型不確定性的魯棒性，最后通過仿真實驗對算法的性能進(jìn)行分析和驗證。
　　2)將所設(shè)計的自適應(yīng)強(qiáng)跟蹤卡爾曼濾波器分別與速度環(huán)PI控制系統(tǒng)，以及速度環(huán)模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng)相結(jié)合，并在速度環(huán)被控對象的非線性摩擦力前饋完全補償和補償