雙軸慣性穩(wěn)定平臺回路設(shè)計(jì)及去耦技術(shù)研究.pdf

1、航空、航天、航海和陸地車輛的導(dǎo)航與定位離不開慣性導(dǎo)航系統(tǒng),而其中的平臺穩(wěn)定回路是精確導(dǎo)航的關(guān)鍵技術(shù)之一。在陀螺穩(wěn)定平臺中,因?yàn)橥勇輧奢S之間不正交,穩(wěn)定回路存在軸間耦合關(guān)系,直接影響了慣導(dǎo)系統(tǒng)的工作性能。為了提高穩(wěn)定平臺的精度,就必須對其進(jìn)行解耦。
　　 本文首先針對雙軸慣性穩(wěn)定平臺系統(tǒng),對國內(nèi)外穩(wěn)定回路及去耦技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r及應(yīng)用前景進(jìn)行介紹,提出穩(wěn)定平臺系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)。繼而分析系統(tǒng)的各組成部分模型,在建立大系統(tǒng)模型的前提下對

2、穩(wěn)定回路各組成環(huán)節(jié)進(jìn)行軟硬件設(shè)計(jì),并重點(diǎn)分析和設(shè)計(jì)了穩(wěn)定回路的校正網(wǎng)絡(luò)。之后,針對影響導(dǎo)航儀精度的溫度因素,系統(tǒng)采用了二級溫控、多路采集和分段控制相結(jié)合的方案,經(jīng)過軟硬件調(diào)試和實(shí)驗(yàn),將導(dǎo)航儀溫度穩(wěn)定在要求的溫度范圍內(nèi),保障了導(dǎo)航儀的精度。
　　 在平臺回路的調(diào)試過程中出現(xiàn)了周期性抖動(dòng)現(xiàn)象,經(jīng)分析是由陀螺儀軸間不正交耦合引起的,本文針對這種現(xiàn)象對系統(tǒng)進(jìn)行耦合度評估,對撓性陀螺儀進(jìn)行了基于傳遞函數(shù)模型的前置補(bǔ)償解耦和基于狀態(tài)空間模型

3、的解耦理論分析,從理論上實(shí)現(xiàn)了輸出解耦控制。繼而從撓性陀螺儀的動(dòng)態(tài)誤差數(shù)學(xué)模型出發(fā),提出了將自抗擾控制的思想應(yīng)用于陀螺儀的動(dòng)力解耦,并進(jìn)行了基于跟蹤微分器的交叉耦合控制,進(jìn)而設(shè)計(jì)出自抗擾解耦控制器。之后基于前饋控制原理,采用基于自抗擾的解耦控制器對橫搖角和偏航角的跟蹤性能進(jìn)行分析,與基于PID的解耦控制方法相比,其跟蹤誤差降低了兩個(gè)數(shù)量級。
　　 最后,對此雙軸慣性平臺系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試和驗(yàn)證,結(jié)果表明,系統(tǒng)軟硬件工作穩(wěn)定可靠,穩(wěn)定

4、回路各組成環(huán)節(jié),尤其是校正網(wǎng)絡(luò)和溫控模塊的設(shè)計(jì)均滿足慣性穩(wěn)定平臺系統(tǒng)對穩(wěn)定回路提出的要求,達(dá)到了預(yù)定的目標(biāo)。在對撓性陀螺儀進(jìn)行解耦控制時(shí),將自抗擾控制的思想應(yīng)用于雙軸慣性穩(wěn)定平臺系統(tǒng),仿真和實(shí)驗(yàn)的結(jié)果證明了將基于自抗擾的解耦控制器應(yīng)用于本系統(tǒng)的控制策略可行,相對于常用的基于PID的解耦控制方法,基于自抗擾的解耦控制器對不確定性因素引起的干擾力矩有較好的估計(jì)和補(bǔ)償能力,體現(xiàn)了基于自抗擾的解耦控制器優(yōu)越的控制效果和良好的控制品質(zhì),提高了系統(tǒng)