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车载稳定平台能够隔离车辆行驶时的高频振动,保证了安装在平台上的设备姿态的稳定,因此其作为车载雷达、天线和相机等精密设备的基座得到广泛应用。本文研发了一种单自由度车载稳定平台,采用直线电机作为驱动机构,相比于陀螺稳定平台,具有刚度高、负载大的特点。 在研究稳定平台的工作原理的基础上,运用三维建模软件对平台的机械结构进行了设计。对滑板和底板等重要的受力部件进行校核,在保证强度和刚度的前提下,满足了不同工作情况下的配合精度要求,并对直线电机、滑轨和液压缓冲器进行选型计算。 通过建立直线电机的控制模型,分析了电机的三环控制模型中存在的控制滞后现象,探讨了几种常用的减小滞后的方法及其效果。在分析了公路路况具有相对稳定的功率谱特性的基础上,提出了一种基于功率谱分析的超前预测控制方法,该方法预测平台未来时刻受到的外界干扰,并在线分析干扰功率谱中不同频率谐波分量对系统响应滞后的影响特性,得到系统的滞后时间,实时修正预测步数。通过预测控制补偿系统的滞后时间,提高了系统的响应特性。 根据国标规定的标准公路谱图,建立了公路路面高度方向的时域模型,进而模拟出车辆行驶时使稳定平台摇晃的干扰量。针对典型路面状况,设计实验研究控制系统跟随外界干扰的能力,对比 PID控制方法与超前预测控制方法的跟随效果,实验结果表明超前预测控制方法对于减小控制系统的滞后时间和误差都有明显的作用。