機(jī)載兩維位置穩(wěn)定平臺控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、關(guān)于機(jī)載穩(wěn)定平臺的研究近年來在國內(nèi)外發(fā)展迅速，主要應(yīng)用于飛行器和艦船上的前/下/側(cè)視目標(biāo)探測系統(tǒng)、導(dǎo)彈與動能武器的精確導(dǎo)引系統(tǒng)等。穩(wěn)定跟蹤平臺的主要功能是在精確跟蹤目標(biāo)的同時(shí)消除載體擾動的影響，以保證對目標(biāo)的穩(wěn)定準(zhǔn)確跟蹤。當(dāng)平臺的機(jī)械機(jī)構(gòu)和硬件系統(tǒng)確定后，伺服控制系統(tǒng)的優(yōu)劣直接決定了穩(wěn)定平臺的性能，因此穩(wěn)定與跟蹤控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)成為機(jī)載穩(wěn)定平臺的核心關(guān)鍵技術(shù)。本文以機(jī)載二維位置穩(wěn)定平臺為研究對象，對平臺的穩(wěn)定機(jī)理和控制系統(tǒng)模型進(jìn)行分

2、析，將干擾觀測器引入穩(wěn)定平臺控制系統(tǒng)，并設(shè)計(jì)了基于FPGA的嵌入式硬件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案。
　　論文圍繞機(jī)載天線穩(wěn)定平臺的跟蹤伺服控制系統(tǒng)，主要進(jìn)行了以下幾方面研究工作。
　　1.介紹了兩維位置穩(wěn)定平臺的結(jié)構(gòu)和工作原理，建立了載機(jī)和各框架轉(zhuǎn)動系統(tǒng)參考系，推導(dǎo)出了穩(wěn)定平臺運(yùn)動學(xué)模型，分析了載體角速度對天線指向的影響，并給出了速率穩(wěn)定時(shí)方位框架、俯仰框架的轉(zhuǎn)動補(bǔ)償角速率，為后續(xù)天線穩(wěn)定控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析奠定了基礎(chǔ)。根據(jù)地面、載機(jī)、天線

3、之間的坐標(biāo)系變換關(guān)系，推導(dǎo)出了當(dāng)空間目標(biāo)位置發(fā)生變化時(shí)天線穩(wěn)定平臺的方位跟蹤指令角和俯仰跟蹤指令角。對平臺各軸控制系統(tǒng)進(jìn)行建模，分析了影響平臺穩(wěn)定精度的因素，對天線穩(wěn)定平臺的性能要求進(jìn)行了論述。
　　2.由于速度穩(wěn)定回路作為伺服系統(tǒng)的內(nèi)回路，是實(shí)現(xiàn)高精度穩(wěn)定和跟蹤的基礎(chǔ)，因此對速度穩(wěn)定回路的輸入輸出關(guān)系進(jìn)行了分析，指出了載機(jī)擾動和外力矩干擾是影響平臺穩(wěn)定精度的重要因素。從平臺控制系統(tǒng)整體對平臺的隔離度進(jìn)行了研究，明確了速度環(huán)和位置

4、環(huán)的功能。提出了基于干擾觀測器的速度穩(wěn)定回路控制方法，來抑制外界干擾對穩(wěn)定精度的影響。分析了干擾觀測器的原理，對低通濾波器的設(shè)計(jì)進(jìn)行了討論。在單速度環(huán)控制系統(tǒng)中引入干擾觀測器并進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明干擾觀測器可以有效地抑制摩擦等干擾力矩和載機(jī)擾動的影響。針對位置跟蹤回路中PID等反饋控制器的性能受限于目標(biāo)識別的時(shí)間和精度的問題，提出了引入前饋的PID控制器，并通過仿真分析證明該方法能夠有效的提高跟蹤精度。
　　3.以SX95