無人機三軸穩(wěn)定云臺智能控制算法的研究.pdf

1、無人機（UAV）低空遙感技術(shù)是當今國內(nèi)外熱點研究課題之一，而穩(wěn)定云臺是其中必不可少的組成部分。高精度的穩(wěn)定云臺能夠有效隔離載體的擾動，保持機載相機視軸的穩(wěn)定，在獲取高質(zhì)量的低空遙感影像上發(fā)揮著重要作用。云臺技術(shù)還廣泛應用在目標探測系統(tǒng)、導彈與動能武器的精確導引系統(tǒng)、無人機（艦載機）的自主著陸（著艦）控制系統(tǒng)等。因此，發(fā)展高精度的云臺技術(shù)，對我國經(jīng)濟建設(shè)與國防建設(shè)具有重要意義。本文針對無人機三軸穩(wěn)定云臺控制問題，開展如下研究工作：

2、　　(1)針對小型低空無人機遙感系統(tǒng)，建立了三軸穩(wěn)定云臺的數(shù)學模型。以無人機三軸穩(wěn)定云臺為研究對象，對其結(jié)構(gòu)進行了詳細地分析，建立了地面、載體、視線和各框架轉(zhuǎn)動系統(tǒng)的坐標系，依據(jù)牛頓力學原理建立了云臺數(shù)學模型，分析了三軸穩(wěn)定云臺的各種擾動因素，為后續(xù)的精確控制奠定基礎(chǔ)。并用經(jīng)典PID對其進行仿真控制。
　　(2)針對經(jīng)典PID結(jié)構(gòu)簡單，不能滿足復雜系統(tǒng)控制精度要求等問題，提出了PSO優(yōu)化的三軸穩(wěn)定云臺模糊PID控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)適應

3、性強、響應速度快且具有全局優(yōu)化功能等特點。仿真結(jié)果表明，該系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度比經(jīng)典PID系統(tǒng)有顯著提高，而且系統(tǒng)無超調(diào)，調(diào)節(jié)時間短，能夠根據(jù)實時變化來調(diào)整參數(shù)，對三軸穩(wěn)定云臺具有良好的控制效果。
　　(3)針對三軸穩(wěn)定云臺復雜的干擾因素，提出了基于自適應Kalman濾波的模糊PID控制算法。在系統(tǒng)中引入了自適應Kalman濾波技術(shù)，采取極大后驗（MAP）噪聲估計器Sage-Husa來估計干擾噪聲的均值和方差。仿真實驗表明，基于自適應Ka