水面武器操瞄系統(tǒng)穩(wěn)定平臺(tái)姿態(tài)測(cè)量及控制技術(shù)研究.pdf

1、水面載體在工作過(guò)程中，容易受到風(fēng)浪流的作用而產(chǎn)生搖擺運(yùn)動(dòng)。被動(dòng)隔振器可以消弱載體的高頻低幅振動(dòng)，但對(duì)低頻搖擺運(yùn)動(dòng)的作用不是很明顯，因此文中提出使用穩(wěn)定平臺(tái)技術(shù)來(lái)保證安裝于水面載體之上的武器操瞄系統(tǒng)的穩(wěn)定。穩(wěn)定平臺(tái)是指能夠使被穩(wěn)定對(duì)象在外部干擾作用下相對(duì)慣性空間保持方位不變，或在指令力矩作用下能按給定規(guī)律相對(duì)慣性空間轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置。
　　 論文針對(duì)兩軸并聯(lián)式穩(wěn)定平臺(tái)，從誤差作用機(jī)理、姿態(tài)測(cè)量以及控制策略角度出發(fā)進(jìn)行研究，旨在開(kāi)發(fā)一種動(dòng)

2、態(tài)及時(shí)性好、抗干擾能力強(qiáng)、適用于水面武器裝備的穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)。
　　 首先描述了水面武器穩(wěn)定操瞄系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，對(duì)操瞄系統(tǒng)和穩(wěn)定平臺(tái)的工作模式進(jìn)行了介紹。穩(wěn)定平臺(tái)是一種高精度機(jī)電一體化設(shè)備，精度影響因素較多，文中對(duì)這些誤差源進(jìn)行了分類(lèi)總結(jié)，并對(duì)其中幾個(gè)影響較大、較難抑制的誤差源進(jìn)行了詳細(xì)討論。穩(wěn)定操瞄系統(tǒng)中，數(shù)字磁羅盤(pán)和姿態(tài)航向參考系統(tǒng)(AHRS)分別被用來(lái)反饋操瞄系統(tǒng)和穩(wěn)定平臺(tái)的狀態(tài)信息。磁羅盤(pán)的輸出容易受到磁環(huán)境影響，文中研究

3、了一種最小二乘法粗校、BP網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償法精校兩步走的磁羅盤(pán)誤差組合補(bǔ)償方法。針對(duì)AHRS中的微機(jī)械陀螺儀，在使用Singer模型直接對(duì)陀螺信號(hào)建模的基礎(chǔ)上，提出一種基于交互式多模型的陀螺信號(hào)處理方法。
　　 PIOGRAM圖法在表達(dá)多坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)關(guān)系時(shí)具有簡(jiǎn)單直觀的特點(diǎn)，文章借助于PIOGRAM圖得到了穩(wěn)定平臺(tái)各坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上完成了平臺(tái)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析及隔離擾動(dòng)原理的研究。為實(shí)現(xiàn)平臺(tái)高精度控制，建立了電流環(huán)、速度環(huán)

4、和位置環(huán)的三環(huán)控制結(jié)構(gòu)。在速度穩(wěn)定環(huán)中引入了干擾觀測(cè)器，研究表明經(jīng)典干擾觀測(cè)器可較好地抑制低頻擾動(dòng)，但對(duì)高頻測(cè)量噪聲及模型攝動(dòng)的抑制效果不是很理想。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，提出了一種改進(jìn)型干擾觀測(cè)器，該改進(jìn)型干擾觀測(cè)器主要通過(guò)在反饋通道中，引入另一信號(hào)來(lái)補(bǔ)償系統(tǒng)輸出反饋。位置跟蹤環(huán)中，設(shè)計(jì)了一個(gè)基于擾動(dòng)的前饋——反饋復(fù)合控制器。其中，反饋通道使用灰色預(yù)測(cè)控制以解決系統(tǒng)時(shí)滯環(huán)節(jié)的影響，并詳細(xì)分析了灰色預(yù)測(cè)步長(zhǎng)的臨界條件，在此基礎(chǔ)上給出了一種步長(zhǎng)自調(diào)