舰船在海面上航行时,会受到海浪、海风、洋流等各种海洋扰动的作用,从而引起载体产生摇摆、振动,导致载体上的光学精密仪器、武器瞄准系统、舰载雷达和通讯系统由于载体的姿态扰动无法正常工作使用。随着我国海军军事力量的现代化建设发展,水面武器装备的研究越来越重要。因此,水面武器装备急需解决的一个问题就是如何克服载体的摇摆、风阻力矩及振动等干扰影响。稳定平台是指能够使被稳定对象在外部干扰作用下相对惯性空间保持方位不变,或在指令力矩作用下能按给定规律相对惯性空间转动的装置。本文设计了一种用于舰船的串并联式稳定平台,并以此为研究对象,进行了深入的理论分析和实验研究,串并联式稳定平台由上下两层组成,下台体为并联式稳定平台,用来克服载体的姿态扰动;上台体为串联式跟踪平台,用来实现目标的实时跟踪。论文在研制一套新型串并联式稳定平台的基础上,主要对并联稳定平台进行研究,以下简称为稳定平台,并针对串并联式稳定平台系统组成、影响稳定精度的误差源、姿态测量和系统建模、控制策略和载体姿态扰动预测等关键技术进行了理论研究和实验验证。　　1.首先设计研制了一套串并联式稳定平台系统,既可以克服由于载体姿态扰动带来的干扰影响,又可以使跟踪设备进行实时的目标跟踪。串并联式智能稳定平台系统下台体部分为一级并联稳定平台,该平台由交流永磁伺服电机直接驱动,通过姿态测量传感器硅微陀螺进行实时测量稳定平台的俯仰和横滚角信息,反馈给高速DSP运动控制模块控制伺服驱动机构进行调节并构成闭合回路,实时克服载体姿态扰动;串并联式稳定平台系统上台体为二级串联跟踪平台,跟踪平台利用操瞄系统和倾角仪来实时测量目标的位置和跟踪平台的姿态信息,采用高速DSP运动控制模块实现上台体的回转和俯仰跟踪,从而达到跟踪平台的实时跟踪功能。详细描述了串并联智能稳定平台系统的系统组成和总体方案,并对串并联式稳定平台系统的工作原理和一级并联稳定平台的主要误差源进行了分析。　　2.串并联式稳定平台系统是一种要求精度高、实时性强的机电一体化设备,在对稳定平台系统结构分析和动力学的基础上,进行了运动学分析。在稳定平台系统中,硅微陀螺仪和倾角仪分别被用来测量反馈串并联式稳定平台下台体和上台体的姿态信息。针对倾角仪输出误差中存在的线性误差和非线性误差,单一的误差模型补偿已经不能满足系统要求,文中提出了一种基于最小二乘法和RBF神经网络的误差多步补偿方法。针对陀螺仪输出信号漂移,文中在前人研究基础上,对机动跟踪领域的Singer模型进行了改进优化并对陀螺信号进行直接建模,并对常规卡尔曼滤波方法进行了优化,结合交互式模型,提出了一种基于MS-IMMIKF的MEMS陀螺输出信号消噪的处理方法,研究结果表明该方法对陀螺仪的信号消噪处理可以获得较为理想的效果。　　3.为实现稳定平台高精度控制,建立了电流环、速度环和位置环的三环控制结构。在速度稳定环中引入了干扰观测器和灰色预测控制器,将干扰观测器和灰色预测控制器两种控制器结合应用到稳定平台系统中。前人研究表明经典干扰观测器可较好地抑制速度环中低频扰动影响,但对高频测量噪声及模型摄动的抑制效果不是很理想。针对这个问题,引入了一种改进型干扰观测器,并针对常规整数阶的干扰观测器进行了分数阶研究,将整数阶低通滤波器替换为分数阶滤波器,提出了一种基于灰色预测控制和分数阶改进干扰观测器的干扰抑制方法,并对灰色预测的预测步长和预测误差建立了参数自适应调节模块,数值仿真结果显示该控制方法不仅可以较好地抑制摩擦力矩影响和外界测量噪声干扰,而且提高了系统的响应能力。　　4.在稳定平台位置跟踪环中,针对串并联式智能稳定平台位置跟踪回路的时滞特性分析和载体的姿态扰动影响,提出了一种基于自适应灰色预测控制的复合控制方法(CAGPC)。通过在反馈通道中引入了灰色预测控制器,来解决系统时滞环节的影响,针对常规固定步长灰色预测和预测模型存在预测误差的弊端,提出了一种同时调节预测步长和综合误差权值的自适应调节模块,依据控制系统实际误差和预测误差,同时调节灰色预测步长和预测误差的权值,来提高预测模型的适应性与系统的控制精度;其次针对外界干扰引入前馈补偿控制器对扰动进行抑制来改善稳定平台伺服系统的干扰抑制。最后通过数值仿真和稳定平台实验验证表明,基于自适应灰色预测控制的复合控制方法提高了稳定平台伺服系统的响应和干扰抑制能力。　　5.为了对载体姿态扰动进行提前预测,在前馈通道中实现超前控制,在舰船载体姿态扰动序列进行混沌特性判定的基础上,提出了一种基于灰色-混沌预测的载体姿态扰动预测方法,利用改进优化的GM(1.1)灰色预测模型对重构相空间中的重构相点L1范数演变规律进行研究,通过对L1范数预测后通过反解L1范数可得出原姿态时间序列的预测值。最后,通过数值仿真和实验对提出的方法进行了验证,结果表明所设计的串并联式智能稳定平台系统是有效的、可行的。