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动力调谐式陀螺仪(DTG)具有结构简单、成本低廉,加工装配较容易,适合大批量生产等优势。对其研究重点主要放在提高精度、动态性能念和工作寿命,实现小型化和陀螺、线路一体化等方面。所以仍然广泛用于导弹、航空、航天、航海、大地测量和石油钻井等领域,作为制导、导航与定位等用途。应用于捷联系统中的动力调谐式陀螺仪必须工作于闭环状态,因而再平衡回路的研究仍具有十分重要的意义。
本文从壳体转时动力调谐陀螺仪的运动方程入手分析,建立了控制对象(陀螺仪)的具体数学模型。着重对再平衡回路的解耦理论进行了研究,确立了对角阵解耦法在再平衡回路控制解祸中的应用,并给出了实行方案。对解耦后的系统进行分析,引入了新型的自抗扰控制 (ADRC) 理论算法,对动力调谐陀螺仪再平衡回路进行设计,并在MATLAB中进行了仿真。结果表明,对系统的动态性能、稳态性能及抗干扰都比经典控制设计的有显著改善。在回路的具体实现上,采用了数字电路设计,由于自抗扰控制理论采用的是非线性控制算法,对CPU性能要求较高,因此本文采用了基于ARM微处理器的嵌入式系统开发,设计出了一套实际可行的软硬件平台,并进行了转台实验验证,从实验的结果分析看,自抗扰控制算法可以实现对陀螺再平衡回路的控制。