机载光电陀螺稳定平台速度环的高精度控制

来源 :中国科学技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xnlpktg
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
陀螺稳定平台(Gyroscope Stabilized Platform,GSP)是惯性导航、制导及测量系统中的核心设备,它一方面可以有效隔离载体的扰动从而保持平台稳定,另一方面可以使平台上搭载的光电跟踪设备保持相对惯性空间的指向或按命令对目标物体进行跟踪,广泛应用在军用和民用工程中。随着工程应用领域对系统控制精度的要求不断提高,对陀螺稳定平台的性能要求也越来越来高。对陀螺稳定平台进行高精度控制显得尤为重要。   机载环境下,由于载体自身的运动以及外界环境对载体的干扰等都可以通过平台框架轴间几何约束和摩擦约束耦合到平台上,造成平台上光电跟踪设备视轴的晃动,导致光电设备的跟踪性能下降。因此,必须采用视轴稳定技术,为光电跟踪设备提供一个相对惯性空间稳定的工作平台,隔离载体扰动对平台的影响。   本文主要研究两轴四框架下机载光电陀螺稳定平台隔离载体扰动的高精度控制,以平台内方位速度环为例进行建模、控制器设计等相关研究工作:   (1)在对内方位速度环各模块分析的基础上,利用实验建模与机理建模相结合的方法建立平台线性模型;针对非线性因素中占据主导地位的非线性摩擦力,并结合已有的线性模型,建立平台非线性模型;针对非线性摩擦力进行前馈补偿的控制器的设计与仿真实验分析,并且在对关键非线性部分已补偿的基础上,进行带有非线性摩擦力前馈补偿的多种线性控制器的设计;在进行了每一种控制系统的仿真实验及其结果性能对比分析的基础上,设计出最终满足性指标要求的实用的控制器。   (2)在建立两轴四框架陀螺稳定平台内方位速度环的非线性模型,并对非线性摩擦力进行前馈补偿的基础上,将模型参考自适应控制理论引入到陀螺稳定平台的系统控制中。根据控制系统结构、输入/输出关系以及广义输出误差建立了离散模型参考自适应控制系统;推导出带有可调函数的自适应控制器;针对可调函数的分母有可能出现接近于零或为零值而导致可调函数值得非常大甚至无穷大的情况,提出了一种通过对分母采用阈值限制,在分母小于阈值的情况下采用上一时刻函数值代替当前时刻函数值的改进方法。对所提出的控制器的优越性进行了性能对比实验:在非线性摩擦力前馈补偿不充分的情况,分别采用所提出的模型参考自适应控制和比例-积分控制进行系统仿真的性能对比实验及其实验结果的对比分析。为进一步提高陀螺稳定平台的控制性能,提供了一种新的高精度的控制策略。   (3)在仿真实验的基础上,将设计的控制器进行具体的实际实验。分别进行了常规控制系统、带有摩擦力前馈补偿的常规控制系统以及在摩擦力补偿基础上的模型参考自适应控制系统三种控制系统的实际实验,并对实验结果进行对比分析。
其他文献
随着计算机技术的发展,通信技术的进步,网络化、智能化成为了控制系统新的发展方向,网络控制系统便应运而生了。网络控制系统(Networkedcontrolsystem,NCS)是通过网络链接传感器
机械臂广泛应用于工业生产,探测,军工科技等领域。在我国电网行业,由于路径规划难度大的原因机械臂运用较少,本课题以国家电网的检定机械臂为研究对象,主要研究机械臂自主路径规划
道岔是使得火车从一条铁路线转入另一条铁路线的铁路连接设备,为铁路线路中技术难度最高的环节,同时也是铁路事故的多发点。转辙机是道岔控制系统的执行设备,因此转辙机是否正常
随着经济的发展、科学技术的进步,以及粉末成型工艺在高温耐火材料、陶瓷、碳素材料、稀有金属等领域的发展和应用,满足材料成型工艺需求的温等静压机越来越受到人们的重视和关
铝电解槽等三维大型复杂结构的物理场有限元分析对计算机的存储容量和运算速度提出了更高的要求,传统的串行计算方式已经难以承受这样的规模,并行计算方式的引入成为一种必然
随着科学技术的不断进步,机器人技术取得了长足的发展。其对人类社会的进步起到了巨大的推动作用,尤其是多机器人系统在军事侦察、航空应用中能够获得更多的环境信息,完成更多、
自主移动轮式是一个多学科交叉的高科技领域,对人工智能、模式识别、自动控制、机械制造、电子电路等多个学科提出了很高的要求。它融合了多种领域的研究成果,包括机器视觉、机
现代工业正在由传统的连续生产过程向小、快、灵的间歇过程发展。相比于连续过程,间歇过程更容易受到外界干扰的影响,因此面向间歇工业的过程监控及故障诊断逐渐成为当前研究的
履带式移动机器人,具有高度的环境适应能力,凭借其特殊的履带移动方式,可以广泛的应用在国防、工业生产、医疗救助等方面。随着人工智能领域的快速发展,尤其是在智能路径规划
随着我国城镇化步伐的加快,对混凝土的需求量也越来越大,对其质量要求也就越来越高。塌落度作为混凝土质量检测的一项非常重要的技术指标,在传统的混凝土生产中,主要是通过人工对