無(wú)人機(jī)三軸云臺(tái)的穩(wěn)定控制研究.pdf

1、三軸穩(wěn)定云臺(tái)作為機(jī)載相機(jī)的載體，是獲取高質(zhì)量對(duì)地影像的關(guān)鍵因素。三軸云臺(tái)姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)如何實(shí)時(shí)地獲取高精度姿態(tài)角，如何進(jìn)行姿態(tài)控制是機(jī)載測(cè)繪技術(shù)的主要研究問(wèn)題。本文主要研究了三軸云臺(tái)傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)、運(yùn)動(dòng)加速度估計(jì)和補(bǔ)償?shù)男滤惴ㄒ约叭S云臺(tái)控制系統(tǒng)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴設(shè)計(jì)了基于UD分解的Sage-Husa自適應(yīng)濾波算法。以傳統(tǒng)Sage-Husa自適應(yīng)濾波算法為基礎(chǔ)，結(jié)合UD分解算法，提出了基于UD分解的Sage-Husa

2、自適應(yīng)濾波算法。通過(guò)對(duì)估計(jì)濾波方差矩陣P進(jìn)行UD分解，降低了數(shù)值計(jì)算過(guò)程中舍入誤差對(duì)濾波的影響，保證了系統(tǒng)的正定性；解決了傳統(tǒng)三軸云臺(tái)在姿態(tài)角測(cè)量時(shí)誤差較大、反應(yīng)速度較慢的問(wèn)題。此外，Matlab仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在解算姿態(tài)角時(shí)，采用改進(jìn)的Sage-Husa自適應(yīng)濾波算法可以加快姿態(tài)角的求解速度；同時(shí)誤差不會(huì)隨著時(shí)間的累積而發(fā)散，保證了姿態(tài)角的精度要求。⑵設(shè)計(jì)了一種運(yùn)動(dòng)加速度估計(jì)和補(bǔ)償新算法。加速度計(jì)測(cè)量精度易受載體運(yùn)動(dòng)加速度影響。對(duì)現(xiàn)

3、有的運(yùn)動(dòng)加速度抑制算法進(jìn)行了分析，并針對(duì)其他算法的不足，提出一種對(duì)運(yùn)動(dòng)加速度進(jìn)行估計(jì)和補(bǔ)償?shù)男滤惴?。此算法無(wú)需改動(dòng)濾波器原有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，幾乎不需要計(jì)算量和存儲(chǔ)空間。仿真結(jié)果表明，所提出的新算法能與各種常用的姿態(tài)融合濾波算法相配合，可以有效地消除運(yùn)動(dòng)加速度對(duì)姿態(tài)測(cè)量精度的影響，有助于在動(dòng)態(tài)環(huán)境下提高姿態(tài)測(cè)量精度。⑶設(shè)計(jì)了基于模糊PID算法的三軸云臺(tái)控制系統(tǒng)。根據(jù)三軸云臺(tái)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，且針對(duì)傳統(tǒng)PID控制器無(wú)法滿足機(jī)載三軸云臺(tái)的控制精度的問(wèn)題，