四軸轉動框架空間姿態(tài)控制及誤差補償.pdf

1、船舶在海上航行過程中，受到風浪的影響，船舶的姿態(tài)隨時都在變化，這些影響因素會使衛(wèi)星天線的接收效果下降，甚至與衛(wèi)星失去聯系。本文以四軸框架為研究對象，結合船舶航行的現實情況，對四軸框架的控制算法進行研究，并對影響框架穩(wěn)定精度的摩擦因素進行分析，提出了一種四軸框架的誤差補償算法，最后設計出本文提到的四軸轉動框架平臺。
　　本論文主要完成的工作如下：
　　首先，根據四軸框架的結構特點，由內框架到外框架分別對其建模，并對動力學特性進

2、行分析，最后建立四軸框架的綜合系統(tǒng)模型。由于四軸框架的相臨軸正交，所以交叉軸之間有很大的耦合關系，設計了基于李亞普諾夫函數的解耦方法，用 MATLAB仿真進行驗證。
　　其次，根據四軸轉動框架的結構特點對其運動學特性進行分析，提出了三軸聯動的姿態(tài)解算方法和四軸聯動的姿態(tài)解算方法，并對兩種方法進行了仿真比較?；谒妮S轉動框架的設計方案，對元件進行選型。
　　再次，對本系統(tǒng)誤差進行分析，以方位軸子系統(tǒng)為例，重點分析了摩擦對系統(tǒng)低

3、速特性和位置跟蹤特性的影響，設計一種基于摩擦模型的摩擦前饋補償算法，并對摩擦補償效果進行分析。
　　然后，根據上述的解耦之后的子系統(tǒng)和推導出的每個軸應該轉動的角度，對控制算法進行研究，主要研究了模糊PID控制和滑?？刂疲治鰧Ρ瓤刂菩Ч?。通過simulink仿真實驗箱分別為以上設計的兩種先進算法同傳統(tǒng)PID控制算法進行在線仿真比較，說明先進PID控制算法在本次設計的控制系統(tǒng)中的優(yōu)良性能。
　　最后，四軸轉動框架的軟硬件實現，