機(jī)載光電陀螺穩(wěn)定平臺(tái)速度環(huán)的高精度控制.pdf

1、陀螺穩(wěn)定平臺(tái)(Gyroscope Stabilized Platform，GSP)是慣性導(dǎo)航、制導(dǎo)及測(cè)量系統(tǒng)中的核心設(shè)備，它一方面可以有效隔離載體的擾動(dòng)從而保持平臺(tái)穩(wěn)定，另一方面可以使平臺(tái)上搭載的光電跟蹤設(shè)備保持相對(duì)慣性空間的指向或按命令對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行跟蹤，廣泛應(yīng)用在軍用和民用工程中。隨著工程應(yīng)用領(lǐng)域?qū)ο到y(tǒng)控制精度的要求不斷提高，對(duì)陀螺穩(wěn)定平臺(tái)的性能要求也越來(lái)越來(lái)高。對(duì)陀螺穩(wěn)定平臺(tái)進(jìn)行高精度控制顯得尤為重要。
　　 機(jī)載環(huán)境下，

2、由于載體自身的運(yùn)動(dòng)以及外界環(huán)境對(duì)載體的干擾等都可以通過(guò)平臺(tái)框架軸間幾何約束和摩擦約束耦合到平臺(tái)上，造成平臺(tái)上光電跟蹤設(shè)備視軸的晃動(dòng)，導(dǎo)致光電設(shè)備的跟蹤性能下降。因此，必須采用視軸穩(wěn)定技術(shù)，為光電跟蹤設(shè)備提供一個(gè)相對(duì)慣性空間穩(wěn)定的工作平臺(tái)，隔離載體擾動(dòng)對(duì)平臺(tái)的影響。
　　 本文主要研究?jī)奢S四框架下機(jī)載光電陀螺穩(wěn)定平臺(tái)隔離載體擾動(dòng)的高精度控制，以平臺(tái)內(nèi)方位速度環(huán)為例進(jìn)行建模、控制器設(shè)計(jì)等相關(guān)研究工作:
　　 (1)在對(duì)內(nèi)方位

3、速度環(huán)各模塊分析的基礎(chǔ)上，利用實(shí)驗(yàn)建模與機(jī)理建模相結(jié)合的方法建立平臺(tái)線(xiàn)性模型;針對(duì)非線(xiàn)性因素中占據(jù)主導(dǎo)地位的非線(xiàn)性摩擦力，并結(jié)合已有的線(xiàn)性模型，建立平臺(tái)非線(xiàn)性模型;針對(duì)非線(xiàn)性摩擦力進(jìn)行前饋補(bǔ)償?shù)目刂破鞯脑O(shè)計(jì)與仿真實(shí)驗(yàn)分析，并且在對(duì)關(guān)鍵非線(xiàn)性部分已補(bǔ)償?shù)幕A(chǔ)上，進(jìn)行帶有非線(xiàn)性摩擦力前饋補(bǔ)償?shù)亩喾N線(xiàn)性控制器的設(shè)計(jì);在進(jìn)行了每一種控制系統(tǒng)的仿真實(shí)驗(yàn)及其結(jié)果性能對(duì)比分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出最終滿(mǎn)足性指標(biāo)要求的實(shí)用的控制器。
　　 (2)在建

4、立兩軸四框架陀螺穩(wěn)定平臺(tái)內(nèi)方位速度環(huán)的非線(xiàn)性模型，并對(duì)非線(xiàn)性摩擦力進(jìn)行前饋補(bǔ)償?shù)幕A(chǔ)上，將模型參考自適應(yīng)控制理論引入到陀螺穩(wěn)定平臺(tái)的系統(tǒng)控制中。根據(jù)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、輸入/輸出關(guān)系以及廣義輸出誤差建立了離散模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng);推導(dǎo)出帶有可調(diào)函數(shù)的自適應(yīng)控制器;針對(duì)可調(diào)函數(shù)的分母有可能出現(xiàn)接近于零或?yàn)榱阒刀鴮?dǎo)致可調(diào)函數(shù)值得非常大甚至無(wú)窮大的情況，提出了一種通過(guò)對(duì)分母采用閾值限制，在分母小于閾值的情況下采用上一時(shí)刻函數(shù)值代替當(dāng)前時(shí)刻函數(shù)值的

5、改進(jìn)方法。對(duì)所提出的控制器的優(yōu)越性進(jìn)行了性能對(duì)比實(shí)驗(yàn):在非線(xiàn)性摩擦力前饋補(bǔ)償不充分的情況，分別采用所提出的模型參考自適應(yīng)控制和比例-積分控制進(jìn)行系統(tǒng)仿真的性能對(duì)比實(shí)驗(yàn)及其實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比分析。為進(jìn)一步提高陀螺穩(wěn)定平臺(tái)的控制性能，提供了一種新的高精度的控制策略。
　　 (3)在仿真實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，將設(shè)計(jì)的控制器進(jìn)行具體的實(shí)際實(shí)驗(yàn)。分別進(jìn)行了常規(guī)控制系統(tǒng)、帶有摩擦力前饋補(bǔ)償?shù)某Ｒ?guī)控制系統(tǒng)以及在摩擦力補(bǔ)償基礎(chǔ)上的模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng)三種