多軸衛(wèi)星天線跟蹤平臺(tái)解耦控制方法的研究.pdf

1、多軸衛(wèi)星天線跟蹤平臺(tái)系統(tǒng)在慣性導(dǎo)航方面起著十分重要的作用，現(xiàn)在已經(jīng)在軍用和民用產(chǎn)品中推廣應(yīng)用。隨著國防科技事業(yè)的不斷發(fā)展，人們對(duì)慣性器件和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)精度要求變得越來越高，對(duì)多軸跟蹤平臺(tái)精度測(cè)試設(shè)備的要求也水漲船高。本文將以艦載多軸衛(wèi)星天線跟蹤平臺(tái)為研究主體，對(duì)跟蹤平臺(tái)三個(gè)框架進(jìn)行建模，對(duì)跟蹤平臺(tái)軸間耦合問題進(jìn)行分析，研究推導(dǎo)出解耦控制算法和控制律，配以仿真軟件對(duì)動(dòng)力學(xué)模型和解耦控制方法進(jìn)行驗(yàn)證和評(píng)價(jià)。
　　首先，通過查閱大量文獻(xiàn)

2、對(duì)跟蹤平臺(tái)系統(tǒng)的背景進(jìn)行分析介紹，其中，先對(duì)解耦控制方法在國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀做了詳細(xì)的介紹，然后，結(jié)合本論文研究需要，對(duì)解耦控制的意義及在各方面的應(yīng)用進(jìn)行簡要闡明。
　　其次，對(duì)跟蹤平臺(tái)的電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了簡介，推導(dǎo)出了電機(jī)的簡化模型。再由推導(dǎo)出的電機(jī)模型，根據(jù)多軸衛(wèi)星跟蹤平臺(tái)的工作方式，利用動(dòng)力學(xué)歐拉方程推導(dǎo)出了多軸跟蹤平臺(tái)除極化軸外三個(gè)框架的動(dòng)力學(xué)方程，并得出多軸跟蹤平臺(tái)系統(tǒng)的綜合狀態(tài)方程。之后，根據(jù)多軸跟蹤系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型推導(dǎo)得出每

3、個(gè)框架的重心的位置和重力的大小、以及慣量矩陣的綜合辨識(shí)算法。通過仿真證實(shí)了所建模型的準(zhǔn)確性，所設(shè)計(jì)辨識(shí)方法的可應(yīng)用性。
　　然后，通過得出的多軸跟蹤平臺(tái)系統(tǒng)三軸系統(tǒng)框架和一個(gè)極化軸的動(dòng)力學(xué)建模的結(jié)果設(shè)計(jì)了幾種解耦控制算法。第一種是基于逆系統(tǒng)的理論證明了系統(tǒng)的可解耦性，配合動(dòng)力學(xué)模型及拉格朗日方程得出的解耦控制方法，仿真結(jié)果表明系統(tǒng)是可解耦的。第二種根據(jù)推導(dǎo)得出的多軸跟蹤平臺(tái)的動(dòng)力學(xué)方程，直接利用非線性反饋的原理，使系統(tǒng)達(dá)到解耦的要

4、求。第三種是改進(jìn)的基于李雅普諾夫函數(shù)的解耦方法，設(shè)計(jì)出讓角速度趨于常值，角加速度趨于零的一種解耦控制方法，使其能夠集解耦性及魯棒性于一身的一種廣泛應(yīng)用于工程實(shí)踐的解耦控制方法。通過仿真證實(shí)了所設(shè)計(jì)解耦控制方法的正確性。
　　最后，根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)定裕度在多變量系統(tǒng)中常見的幾種方法，結(jié)合由上文推導(dǎo)出的動(dòng)力學(xué)模型設(shè)計(jì)出的解耦控制方法以及跟蹤平臺(tái)系統(tǒng)的強(qiáng)非線性特性，研究了一種適用于工程實(shí)踐的穩(wěn)定裕度方法—基于回差矩陣奇異值的穩(wěn)定裕度計(jì)算方法。