惯性稳定平台中陀螺技术的发展现状和应用研究

从惯性稳定平台中陀螺的应用角度出发,概述陀螺技术的发展现状,详细阐述平台中常用陀螺的基本工作原理及其优缺点,总结国内外典型稳定平台中陀螺的应用情况,以及平台和陀螺的相关性能指标,并探讨和展望了各类陀螺在稳定平台中应用的发展趋势.     

稳定平台中通用陀螺数据采集处理系统

为提高稳定平台的性能,针对平台中各种类型陀螺高速度、高精度、宽动态范围的设计指标要求,研制了一种通用数据采集处理系统。在详细分析动力调谐、光纤和微机械陀螺典型型号性能参数指标的基础上,提出了系统的设计指标要求,选择8通道24位∑-？高精度模数转换器ADS1278和32位数字信号处理器TMS320F2812,设计实现系统的硬件电路,编写了相关的软件程序,并进行了实验验证。实验表明：系统的转台测试数据与陀螺出厂标定的性能参数之间,测量误差小于1%,完全满足稳定平台中陀螺的应用要求。     

扰动观测器在惯导平台稳定回路中的应用方法

惯性技术的发展对惯导平台稳定回路稳定性、抗干扰性等性能的要求越来越高,但摩擦力矩以及其他各种干扰力矩对稳定回路性能的进一步提高产生了严重影响。为了有效克服这些干扰力矩对稳定回路性能的影响,在传统比例微分积分(PID)方法对稳定回路进行控制的基础上,提出了一种利用扰动观测器来抑制干扰力矩以提高稳定回路性能的方法。通过利用回路中力矩电流和角速度信息构成扰动观测器,对作用于平台系统的干扰力矩进行抑制。仿真结果表明,扰动观测器的引入没有影响原有PID控制稳定回路的动态性能,且能够对干扰进行有效的抑制,提高了稳定回路的稳定精度和抗干扰性。     

基于卡尔曼滤波算法的加速度反馈控制在航空光电稳定平台中的应用

为进一步提高航空光电稳定平台的视轴稳定精度,提出一种基于卡尔曼滤波算法的加速度反馈控制策略.根据光电平台伺服系统模型特点设计卡尔曼滤波器,将卡尔曼滤波器采集的光电平台伺服系统输入输出信号作为自身输入信号,并输出速度的滤波信号和加速度的估计结果.然后将卡尔曼滤波器输出的速度和加速度估计值分别作为被控对象速度环路和加速度环...     

惯性稳定平台的扰动观测器/不完全微分PID复合控制

为提高惯性稳定平台控制系统的稳态性能,提出了一种扰动观测器与不完全微分PID相结合的复合控制算法。利用扰动观测器将控制系统中存在的外部扰动观测出来并补偿到原系统中,在增强系统扰动抑制能力、提高鲁棒性的同时,提高系统稳定精度。仿真结果表明:扰动观测器/不完全微分PID复合控制算法可显著改善惯性稳定平台的稳态性能,对比于常规PID校正方法,复合控制方法不仅提高了系统的响应速度,而且显著提高系统的扰动抑制能力,提高稳定精度。     

陀螺稳定平台式电视导引头数学模型及其仿真研究

针对某陀螺稳定平台式电视导引头的结构特点,重新定义了导引头相关坐标系,全面建立了该导引头在三维空间上的数学模型,并将该模型应用于电视制导炸弹的数学仿真,取得了很好效果.     

基于扩展状态观测器的链式自动弹仓广义预测控制

为了实现链式自动弹仓的位置跟踪问题,设计了一种将扩展状态观测器和广义预测控制相结合的新的控制策略。在连续时间广义预测控制算法的基础上,设计了广义预测位置控制器;通过扩展状态观测器对弹仓系统的多源扰动进行了估计,利用估计值对广义预测控制器进行了前馈校正,增强了控制器的抗干扰能力,确保了控制系统的稳定。分别在空载、半载和满载3种不同负载工况下对链式自动弹仓进行控制仿真和分析。结果表明：与PID控制相比,提出的控制策略对扰动力矩不敏感,具有更好的鲁棒性,且稳态误差更小,位置控制精度更高。     

基于ADAMS和Matlab的陀螺稳定平台机电联合仿真

建立了导引头陀螺稳定平台的机械系统和控制系统模型,并利用ADAMS和Matlab等软件对该机电系统模型在不同的外部载荷与扰动下进行了机电联合仿真;仿真结果证明了机电联合仿真能够很好地反映系统的特性,为机电系统的研制、改进提供了重要的参考依据和试验数据。     

基于扰动观测器的机载光电稳定平台自适应指数时变滑模控制

针对考虑载机干扰、摩擦力矩和参数不确定性等扰动因素影响的机载光电稳定平台高精度控制问题,提出了一种基于非线性扰动观测器的自适应指数时变滑模控制方法。该方法利用非线性扰动观测器观测系统的聚合不确定性,用来抵消外界扰动和参数不确定性对系统的干扰。在此基础上,设计自适应指数时变滑模控制器,实现了光电稳定平台伺服系统在残余聚合扰动影响下的期望角位置转动的全局鲁棒控制,该方法不需要确定聚合不确定性的上界信息,同时避免了普通自适应滑模的切换增益过度自适应问题,最终通过李雅普诺夫稳定性定理证明了闭环系统的全局渐近稳定性,系统角位置最终渐近收敛到期望角位置。数值仿真和样机测试结果表明,在外界扰动和参数不确定性的影响下,该方法能够实现系统的高精度角位置控制。     

光纤陀螺仪在稳定平台上的应用

讨论了一种由两个光纤陀螺与两个石英加速度计构成的两轴稳定平台,着重对光纤陀螺在稳定回路中应用进行了分析与设计,并针对光纤陀螺较为特殊的随机游走误差对稳定系统的影响进行了分析.     

四环式两轴稳定平台闭锁环控制系统设计与应用

四环式两轴稳定是一种高精度的陀螺稳定方案,广泛应用于机载光电吊舱等侦察监视设备中。本文提出一种四环式两轴稳定平台闭锁环失稳的解决方案。为分析此方法的性能,给出了精确分析模型。结果表明,与传统的控制方式相比,对稳定平台实施改进型的控制策略,能够在不改变稳定平台硬件的前提下,将系统的动态性能和静态性能提高10%。     

基于扩张状态观测器的攻击角度约束制导律

为满足现代战场对拦截弹特定攻击角度约束的要求,设计了一种自适应滑模制导律。以弹目视线角与视线角速率为状态变量,在二维平面建立了制导模型;采用一种自适应滑模趋近律,设计了具有攻击角约束的制导律;采用扩张状态观测器,对目标机动进行估计补偿,并用于所设计的制导律。进行了仿真分析,结果表明,所设计的制导律能够引导拦截弹以期望的角度命中目标,对于目标的机动具有一定的鲁棒性,能有效实现对目标实行特定角度攻击并基本满足零脱靶量的要求。     

基于扩张状态观测器的火箭炮耦合系统反步控制

针对存在参数摄动、冲击力矩大的火箭炮位置伺服系统的控制问题,建立了火箭炮位置伺服系统的机电耦合模型,基于扩张状态观测器提出了一种反步控制策略。该方法运用扩张状态观测器以实时估计控制系统的外界负载扰动,选择合适的Lyapunov函数,得到了使系统跟踪误差有界的调整策略。仿真和试验结果表明,该方法不仅保证了系统的静、动态特性,而且对参数摄动具有较强的鲁棒性。研究结果为进一步完善控制器理论结构及实践应用提供了参考依据。     

车辆动力学状态观测器设计

针对混合动力电驱动车辆,基于信息融合理论和车辆非线性动力学,通过研究车辆关键动力学参数估计方法、优化设计传感器配置,设计了一种车辆动力学状态观测器.根据整车的系统结构,综合考虑运算速度、数据存储、电磁兼容、硬件成本和可靠性,设计了该状态观测器的硬件电路和软件系统.利用硬件在环试验平台,在不同路面附着系数、不同转向操作、不同车速工况条件下,对动力学状态观测器的参数估计效果进行验证.试验结果表明,观测器估计精度较高,满足工程应用要求.     

基于扩张状态观测器的反鱼雷鱼雷迎面拦截制导律

基于雷目相对运动方程,把迎面拦截问题描述成具有终端角约束的最优控制问题,针对鱼雷自导头难以测量视线角速率的难题,提出了一种基于扩张状态观测器的目标视线角速率实时在线估计方法,同时估计出目标机动引起的不确定干扰量,并基于线性化的侧向运动方程求解出反鱼雷鱼雷舵角控制指令,从而实现了含有干扰补偿的迎面拦截最优制导律。仿真结果表明,与传统的比例导引律相比,该最优制导律具有很好的迎面拦截效果。     

基于ESO的目标机动补偿反比例制导律

为提高导弹制导系统对于高速机动目标的拦截效能,基于扩张状态观测器方法和反比例制导策略,设计了一种带扩张状态观测器的反比例制导律。考虑导弹自动驾驶仪动态特性,推导了平面内的制导模型; 设计了扩张状态观测器(ESO),将其与反比例导引策略相结合,设计了带ESO的反比例制导律,该制导律能有效估计目标机动并充分补偿制导律的不确定性干扰,有效提高制导精度; 将设计的带ESO的反比例制导律与经典比例制导律、普通反比例制导律进行仿真对比。仿真结果表明:所设计的带ESO的反比例制导律能减小弹目相对速度与脱靶量,适当地增加拦截时间,有效提高了制导系统对于高速机动目标的拦截效能。     

四框架稳定跟踪平台原理样机设计与实现

为稳定并改造跟踪平台的性能,针对现有文献侧重于理论研究的问题,构建机载四框架稳定跟踪平台的原理样机。以某型号机载四框架稳定跟踪平台项目为研究对象,介绍平台的机械系统和电气控制系统,设计伺服控制回路和自动跟踪控制回路,并给出相应的控制策略。试验结果表明:该设计理论分析正确,控制系统合理。     

摩擦对稳定平台稳定精度影响的研究

陀螺稳定平台广泛应用于机载光电等军用和监视设备中。本文提出一种抑制Stribeck摩擦来提高稳定平台稳定精度的解决方案。为分析此方法的性能,给出了分析模型,并通过对比试验验证了该方法的有效性。测试结果表明,此方法能够在不改变稳定平台硬件特性的前提下。将系统的稳定精度提高一倍。