船用穩(wěn)定平臺(tái)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃算法研究.pdf

1、船舶在大海中航行時(shí)受到風(fēng)、浪、涌等擾動(dòng)作用,影響其搭載設(shè)備的姿態(tài)穩(wěn)定性。船用穩(wěn)定平臺(tái)作為位置隨動(dòng)裝置,能實(shí)時(shí)的測量船體的姿態(tài)變化,通過鏡像運(yùn)動(dòng)隔離船舶的縱橫搖擾動(dòng)影響,從而保證其搭載設(shè)備在慣性空間中水平穩(wěn)定。近幾年來,隨著各國在軍事裝備及民用產(chǎn)品方面的技術(shù)發(fā)展,穩(wěn)定平臺(tái)也得到了越來越廣泛的應(yīng)用。本文以二軸船用穩(wěn)定平臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)為研究背景,著重對(duì)穩(wěn)定平臺(tái)伺服控制系統(tǒng)進(jìn)行了分析與設(shè)計(jì),深入討論了穩(wěn)定平臺(tái)運(yùn)動(dòng)位置姿態(tài)預(yù)測及運(yùn)動(dòng)速度規(guī)劃算法,

2、并進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。本文主要研究內(nèi)容如下:
　　 首先,介紹了穩(wěn)定平臺(tái)伺服控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指標(biāo),并對(duì)其功能及擾動(dòng)隔離原理進(jìn)行了分析;完成了伺服控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì),并著重對(duì)基于DSP的伺服主控制器進(jìn)行了硬件電路設(shè)計(jì)和軟件控制程序設(shè)計(jì)。
　　 其次,為了減少GPS姿態(tài)測量數(shù)據(jù)的噪聲和閉環(huán)系統(tǒng)的時(shí)延對(duì)穩(wěn)定平臺(tái)控制精度的影響,分析了幾種數(shù)據(jù)平滑濾波和平臺(tái)姿態(tài)預(yù)測的方法,并對(duì)各種方法分別進(jìn)行了VC++6.0軟件仿真及在DSP主控

3、制器上的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。以算法的實(shí)時(shí)性和位置精度為準(zhǔn)則,最終確定以滑動(dòng)平均濾波算法進(jìn)行數(shù)據(jù)平滑濾波,以Kalman濾波預(yù)測算法進(jìn)行姿態(tài)預(yù)測。
　　 然后,為了穩(wěn)定平臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度的平穩(wěn)連續(xù)性,對(duì)其運(yùn)動(dòng)速度規(guī)劃算法進(jìn)行了深入研究。分析了各種常用的加減速算法,結(jié)合穩(wěn)定平臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制特點(diǎn),分別進(jìn)行了基于T型和S型的穩(wěn)定平臺(tái)速度規(guī)劃算法設(shè)計(jì),并通過在DSP主控制器上的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,最終確定基于S型的速度規(guī)劃算法為最優(yōu)方案。
　　 最后,完成了對(duì)