船載天線平臺(tái)穩(wěn)定與跟蹤控制技術(shù)研究.pdf

1、船載定向輻射天線在跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)時(shí)無法避免因船體運(yùn)動(dòng)引起的天線瞄準(zhǔn)線晃動(dòng)，瞄準(zhǔn)線晃動(dòng)不能保證天線對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的高精度跟蹤，因此需要采用穩(wěn)定跟蹤技術(shù)隔離船體擾動(dòng)使得天線在慣性空間以穩(wěn)定姿態(tài)跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。本文以支撐天線的伺服二自由度穩(wěn)定平臺(tái)作為研究主體，從提高天線平臺(tái)動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力、穩(wěn)定和跟蹤精度、抗外力干擾能力的角度出發(fā)，較為系統(tǒng)地研究了天線平臺(tái)穩(wěn)定與跟蹤控制技術(shù)，主要研究內(nèi)容如下：
　　分析了船體運(yùn)動(dòng)模型，闡述了船體運(yùn)動(dòng)對(duì)船載天線的影響

2、。對(duì)船載天線平臺(tái)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)建模，推導(dǎo)平臺(tái)隔離船體角運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)機(jī)理，討論了陀螺的安裝方案。對(duì)天線平臺(tái)單軸控制環(huán)路進(jìn)行了建模和設(shè)計(jì)，引入了電流環(huán)并采用內(nèi)速度外穩(wěn)定雙環(huán)代替常規(guī)的單速度環(huán)，對(duì)電流環(huán)和速度環(huán)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和校正。建立了穩(wěn)定環(huán)和位置環(huán)模型，討論了穩(wěn)定環(huán)中陀螺濾波的重要性，分析了位置環(huán)對(duì)擾動(dòng)的隔離性能。
　　針對(duì)瞄準(zhǔn)線穩(wěn)定控制系統(tǒng)的特點(diǎn)和要求，從改進(jìn)控制結(jié)構(gòu)和控制策略的角度出發(fā)，提出了一種基于 PSO尋優(yōu)的相對(duì)變論域 FUZZY-

3、PID復(fù)合控制方法。對(duì)FUZZY控制器輸入除以絕對(duì)值小于1的冪函數(shù)型伸縮因子進(jìn)行擴(kuò)張，輸出再乘以調(diào)整因子從而相對(duì)性地改變論域。應(yīng)用改進(jìn)的PSO算法對(duì)伸縮因子和調(diào)整因子參數(shù)進(jìn)行離線尋優(yōu)，采用與PID結(jié)合的復(fù)合控制策略消除FUZZY控制的固有靜差，仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了該方法的可行性和有效性。
　　分析了時(shí)滯對(duì)跟蹤性能的影響。為了遏制目標(biāo)機(jī)動(dòng)性給跟蹤帶來的不利影響，采用當(dāng)前統(tǒng)計(jì)模型對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行建模，應(yīng)用自適應(yīng)卡爾曼濾波對(duì)目標(biāo)位置進(jìn)行濾波