滾轉(zhuǎn)穩(wěn)定伺服平臺動態(tài)滑模控制研究.pdf

1、為提高效費比，常規(guī)彈箭的制導(dǎo)已經(jīng)成為各國軍事研究重點。滾轉(zhuǎn)穩(wěn)定捷聯(lián)導(dǎo)航是滾轉(zhuǎn)穩(wěn)定彈箭制導(dǎo)化的重要研究方向。其實現(xiàn)關(guān)鍵是研制滾轉(zhuǎn)穩(wěn)定陀螺伺服平臺(Roll Stabilized Gyro Servo Platform，RSGSP)。RSGSP功能是使平臺上的慣性測量單元(Inertial Measurement Unit，IMU)隔離彈體相對于慣性空間的高速旋轉(zhuǎn)，為IMU提供平穩(wěn)的測量環(huán)境。彈體飛行特性要求 RSGSP能夠在大加速度和高轉(zhuǎn)

2、速下精確跟蹤彈體轉(zhuǎn)速、能夠抵抗外界劇烈變化擾動以及能夠滿足常規(guī)彈箭小尺寸、低成本要求等。論文基于動態(tài)滑模控制技術(shù)，重點從陀螺的抗飽和輸出、增強(qiáng)系統(tǒng)抗擾動能力以及提高系統(tǒng)控制精度等方面進(jìn)行了相關(guān)研究。主要研究貢獻(xiàn)為：
　　針對RSGSP系統(tǒng)陀螺穩(wěn)定跟蹤模式下的陀螺輸出飽和問題，提出了一種抗飽和動態(tài)滑?？刂品椒?。將陀螺輸出飽和問題轉(zhuǎn)換為平臺速度限制控制問題，按照平臺速度限制值將系統(tǒng)控制分為平臺角度控制和平臺速度控制兩部分。在平臺速度限

3、制值范圍內(nèi)，采用PID動態(tài)滑模的平臺角度控制；當(dāng)平臺速度超過限制值，采用恒速動態(tài)滑模的平臺速度控制。經(jīng)過滑模面切換，實現(xiàn)平臺速度限制控制，從而解決陀螺輸出飽和問題。動態(tài)滑模面和自適應(yīng)控制律的設(shè)計，減小了滑模抖振，仿真結(jié)果顯示本方法可行和有效。基于上述抗飽和動態(tài)滑?？乩碚?，在RSGSP系統(tǒng)的位置鎖定模式下，實現(xiàn)系統(tǒng)限速下位置控制，仿真和實驗結(jié)果表明所提方法合理可行。
　　針對RSGSP不確定性擾動影響，提出一種自適應(yīng)非奇異快速終端動

4、態(tài)滑模RSGSP控制方法。采用快速終端滑模技術(shù)來設(shè)計動態(tài)滑模面，加快動態(tài)滑模面收斂速度，形成非奇異快速終端動態(tài)滑模RSGSP控制方法。通過自適應(yīng)控制律估計RSGSP系統(tǒng)的不確定擾動上界來進(jìn)一步削弱抖振，并進(jìn)行穩(wěn)定性分析。最后仿真結(jié)果表明所提方法抗擾動性能強(qiáng)且抖振較小。
　　針對矢量控制中的電流PI解耦影響RSGSP系統(tǒng)控制精度和魯棒性問題，提出了基于自適應(yīng)徑向基函數(shù)（Radial Basis Function，RBF）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的R

5、SGSP動態(tài)滑?？刂品椒?。綜合考慮電流解耦和平臺穩(wěn)定控制，設(shè)計動態(tài)滑模器來增強(qiáng)魯棒性。并利用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)估計系統(tǒng)擾動的上界，抑制包括電流耦合項在內(nèi)的系統(tǒng)擾動，實現(xiàn)控制解耦。仿真結(jié)果表明，所提方法合理可行，對系統(tǒng)擾動具有較強(qiáng)的魯棒性。
　　最后，采用DSP控制芯片，基于三環(huán)PID控制策略，建立RSGSP實驗系統(tǒng)，并對RSGSP進(jìn)行性能測試。實驗結(jié)果表明RSGSP控制系統(tǒng)能夠滿足性能指標(biāo)。為進(jìn)一步提高系統(tǒng)的抗擾動性能以適應(yīng)實際應(yīng)用需