雙軸慣性穩(wěn)定平臺回路設計及去耦技術研究.pdf

1、航空、航天、航海和陸地車輛的導航與定位離不開慣性導航系統(tǒng),而其中的平臺穩(wěn)定回路是精確導航的關鍵技術之一。在陀螺穩(wěn)定平臺中,因為陀螺兩軸之間不正交,穩(wěn)定回路存在軸間耦合關系,直接影響了慣導系統(tǒng)的工作性能。為了提高穩(wěn)定平臺的精度,就必須對其進行解耦。
　　 本文首先針對雙軸慣性穩(wěn)定平臺系統(tǒng),對國內(nèi)外穩(wěn)定回路及去耦技術的發(fā)展狀況及應用前景進行介紹,提出穩(wěn)定平臺系統(tǒng)的主要技術指標。繼而分析系統(tǒng)的各組成部分模型,在建立大系統(tǒng)模型的前提下對

2、穩(wěn)定回路各組成環(huán)節(jié)進行軟硬件設計,并重點分析和設計了穩(wěn)定回路的校正網(wǎng)絡。之后,針對影響導航儀精度的溫度因素,系統(tǒng)采用了二級溫控、多路采集和分段控制相結合的方案,經(jīng)過軟硬件調試和實驗,將導航儀溫度穩(wěn)定在要求的溫度范圍內(nèi),保障了導航儀的精度。
　　 在平臺回路的調試過程中出現(xiàn)了周期性抖動現(xiàn)象,經(jīng)分析是由陀螺儀軸間不正交耦合引起的,本文針對這種現(xiàn)象對系統(tǒng)進行耦合度評估,對撓性陀螺儀進行了基于傳遞函數(shù)模型的前置補償解耦和基于狀態(tài)空間模型

3、的解耦理論分析,從理論上實現(xiàn)了輸出解耦控制。繼而從撓性陀螺儀的動態(tài)誤差數(shù)學模型出發(fā),提出了將自抗擾控制的思想應用于陀螺儀的動力解耦,并進行了基于跟蹤微分器的交叉耦合控制,進而設計出自抗擾解耦控制器。之后基于前饋控制原理,采用基于自抗擾的解耦控制器對橫搖角和偏航角的跟蹤性能進行分析,與基于PID的解耦控制方法相比,其跟蹤誤差降低了兩個數(shù)量級。
　　 最后,對此雙軸慣性平臺系統(tǒng)進行了調試和驗證,結果表明,系統(tǒng)軟硬件工作穩(wěn)定可靠,穩(wěn)定

4、回路各組成環(huán)節(jié),尤其是校正網(wǎng)絡和溫控模塊的設計均滿足慣性穩(wěn)定平臺系統(tǒng)對穩(wěn)定回路提出的要求,達到了預定的目標。在對撓性陀螺儀進行解耦控制時,將自抗擾控制的思想應用于雙軸慣性穩(wěn)定平臺系統(tǒng),仿真和實驗的結果證明了將基于自抗擾的解耦控制器應用于本系統(tǒng)的控制策略可行,相對于常用的基于PID的解耦控制方法,基于自抗擾的解耦控制器對不確定性因素引起的干擾力矩有較好的估計和補償能力,體現(xiàn)了基于自抗擾的解耦控制器優(yōu)越的控制效果和良好的控制品質,提高了系統(tǒng)