极坐标两轴稳定平台的模型与分析

稳定平台系统可以提供导弹与目标之间的相对位置关系,为导弹姿态和弹道的修正提供依据,在导弹系统中具有十分重要作用.本文通过坐标变换将弹体运动分别在外框坐标系和内框坐标系中描述,得到两轴框架的运动学关系,基于刚体定点运动欧拉动力学原理.建立极坐标速率陀螺式两轴稳定平台的动力学模型,针对两轴框架的驱动电机,进一步建立包含电机电流环和力矩环的机电模型.最后结合实际数据,利用所建的机电模型对弹体运动耦合产生的扰动进行了仿真分析,仿真表明:弹体运动对视线角速度具有扰动作用,需要进行速度回路控制进行解耦补偿.所得模型和分析结果为极坐标稳定平台的进一步研究提供了理论基础.     

姿态随动稳定跟踪平台的控制算法与仿真

姿态随动稳定跟踪天线平台的控制算法,采用位置前馈、速度和位置反馈控制.当设置定位目标坐标后,可由控制器控制平台指向定位目标,其随动稳定跟踪平台移动.当随动平台基座晃动时,平台控制器能自动调整平台的三轴姿态角,保证平台始终指向目标.仿真和工程实践表明.该算法能保证天线平台具有的稳定跟踪性能.     

高精度光电伺服稳定平台控制技术

为提高光电稳定平台的伺服控制性能,对高精度光电伺服稳定平台控制技术进行探讨.针对伺服稳定平台控制策略,从2轴2框架伺服稳定平台、2轴4框架伺服稳定平台、复合轴高精度伺服稳定平台3个方面的结构、组成、控制策略进行对比分析,并对各种伺服稳定平台在PID控制策略对相同扰动条件下的隔离基座扰动能力进行仿真计算.仿真结果表明:采用复合轴高精度伺服稳定平台可大幅提高伺服稳定平台的抗扰动能力,为从事伺服稳定控制研究人员提供借鉴.     

半球谐振陀螺平台系统稳定回路设计

通过对原有平台系统的分析,建立了半球谐振陀螺平台系统稳定回路的模型,运用经典的超前滞后网络对系统进行了校正。仿真结果表明,该稳定回路具有较好的动、静态性能,能够满足系统的动、静态设计要求。目前该方案已应用于某型导弹的平台改造研制中。     

半捷联导引头稳定平台的双环滑模变结构控制

为了使半捷联导引头系统在多种扰动和不确定性因素的环境下仍然具有很强的鲁棒性,建立了导引头半捷联稳定平台数学模型,通过分析干扰力矩和弹体扰动及本身结构参数的变化对半捷联稳定平台的影响,提出了双环滑模变结构控制器设计方案。理论推导和仿真结果表明:双环变结构控制对弹体扰动和干扰力矩具有很强的鲁棒性,对系统结构参数具有较好的自适应性,在有精确角位置传感器硬件保障和优良的微分算法条件下可望在半捷联导引头稳定平台伺服回路中获得应用。     

无人机光轴稳定平台复合稳定控制方法研究

针对无人机恶劣的光机载荷工作条件与高分辨成像要求之间的矛盾,光轴稳定平台的稳定性能显得尤为重要。设计了一个二级视轴复合稳定回路,利用惯性稳定方法和光学稳定方法在扰动源、反馈测量源、执行方式、作用范围上存在的差别,充分应用两种稳定方式的优点,将跟踪指令作为前馈量引入到光学稳像的测量通路。将惯性稳像和光学稳像整合,在提升光轴稳定精度的同时,兼具良好的目标跟踪特性,仿真试验表明,所述方法具有良好的控制品质与性能。     

海上柔性并联平台空间动力学建模与分析

针对某海上螺旋副-虎克铰-球铰(HUS)柔性并联平台由快速稳定和大负载引起的支撑连杆弹性变形和负载瞄准位置偏差问题,进行了空间弹性动力学建模。采用模态函数和空间等截面梁单元模型对弹性连杆进行空间建模,基于虎克铰和球铰连接的连杆为两自由度空间运动,推导了空间单元坐标与系统坐标的两自由度转换矩阵,利用平台的运动学和动力学约束条件建立了HUS柔性并联平台的空间弹性动力学方程;运用Newmark方法对弹性动力学方程进行离散求解,分析了平台的弹性动力学响应和支撑连杆的最大动应力,并进行了动力学测试实验;进一步分析了弹性变形对负载瞄准精度的影响。研究结果表明：由弹性变形引起的支撑点最大位移为2.45 mm,且x轴明显大于y轴和z轴;由弹性角位移引起最大位置偏差为1.35 m. 实验结果与仿真结果一致,验证了数值建模的有效性。     

高精度光电伺服稳定平台控制技术

为提高光电稳定平台的伺服控制性能,对高精度光电伺服稳定平台控制技术进行探讨。针对伺服稳定平台控制策略,从2轴2框架伺服稳定平台、2轴4框架伺服稳定平台、复合轴高精度伺服稳定平台3个方面的结构、组成、控制策略进行对比分析,并对各种伺服稳定平台在PID控制策略对相同扰动条件下的隔离基座扰动能力进行仿真计算,仿真结果表明,采用复合轴高精度伺服稳定平台可大幅提高伺服稳定平台的抗扰动能力,该研究可为从事伺服稳定控制研究人员提供借鉴。     

新型稳定平台在红外成像制导中的发展与应用

导弹在拦截目标过程中,弹体姿态的变化会影响光轴视线指向,必须采用稳定平台保持光轴惯性空间稳定。从框架结构对国外新型视线稳定平台进行划分,总结了各自的特点。对新型稳定平台实现稳定技术和控制方法作了分析,梳理了新型视线稳定平台在国外近距空空导弹上的应用状况。     

机载光电稳定平台的强鲁棒性滑模变结构控制

为使机载光电稳定平台系统在复杂环境下仍具有强鲁棒性,建立光电稳定平台数学模型.以两轴四框架光电吊舱为研究对象,通过分析噪声干扰及本身结构参数的变化对光电稳定平台的影响,提出基于干扰观测器(disturbance observer,DOB)的滑模控制器设计方案.理论推导和仿真结果表明:滑模变结构控制(sliding mode variable structure control,SMVSC)对干扰力矩和摄动完全适应,对系统结构参数变化和外界扰动具有良好的鲁棒性;比无干扰观测器的控制系统,拥有更高的稳定精度和更快的动态响应,能增强光电稳定平台的抗扰动能力.     

机载四框架二轴稳定跟踪平台速率稳定回路控制

在机载四框架二轴机载稳定跟踪平台机理分析的基础上,对其速率稳定回路进行了建模研究。在速率稳定回路的校正环节设计中,针对传统的超前滞后校正抗干扰性能差的缺陷,提出了两种控制方法：高阶PI校正以及高阶PI校正加超前校正。并以内俯仰速率稳定控制回路为例进行分析。仿真结果表明,采用高阶PI校正加超前校正不仅具有更好的抗干扰性能,还改善了高阶系统的动态性能。     

捷联雷达导引头天线平台角稳定技术研究

针对传统速率陀螺平台在小型雷达导引头上应用的局限性,分析了捷联式天线平台系统特点。基于多级坐标变换,对捷联式天线平台角速度稳定算法进行了研究,且采用角度卡尔曼滤波和多普勒跟踪回路的信息估算出目标视线角速度。仿真结果表明,多级坐标变换算法能有效保持天线平台捷联稳定,采用卡尔曼滤波和多普勒跟踪回路的信息估算目标视线角速度精度高、计算量小。     

改进的光学下滑道稳定算法

针对常见光学下滑道稳定算法中飞行员操纵负担和着舰误差二者相互矛盾,并且不能实现闭环控制的问题,提出一种改进的光学下滑道稳定算法。首先介绍母舰运动的简化模型,分析点稳定、角稳定、线稳定和惯性稳定4种常见的光学下滑道稳定算法,然后建立飞行员操纵负担和着舰误差的数学模型,最后在惯性稳定的基础上,将着舰误差作为飞行员操纵负担进行稳定解算,得到改进算法的灯箱运动控制规律。分析结果表明：该算法充分兼顾了飞行员操纵负担和着舰误差这2个主要因素,并通过着舰误差的引入实现了闭环控制,为光学下滑道的稳定提供了新思路。     

某小型两轴跟踪系统结构的静动态力学特性分析

为减小跟踪系统跟踪误差,提高跟踪目标能力,以某小型两轴跟踪系统为例,根据某小型两轴跟踪系统的工作特点,设计跟踪系统的机械结构,在建立结构3维模型的前提下,通过有限元分析软件ANSYS Workbench对系统的主要结构进行静、动态特性分析.分析结果表明:该系统结构满足强度和刚度的要求,具有良好的动态特性,不会发生共振.即在近距离目标情况下,该系统可以在方位角加速度100(°)/S2、俯仰角加速度150(°)/S2的旋转下满足视轴的稳定.     

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.     

一种惯性导航与瞄准线稳定组合的陀螺平台设计

阐述了惯性导航平台与瞄准线稳定平台对稳定回路设计的不同要求。针对雷达／惯性中段制导、红外末段制导的需要,设计一种惯性导航与瞄准线稳定组合的三轴陀螺平台,惯性测量器件与红外探测器件均置于平台之上。平台选用速率陀螺反馈,通过极点配置的方法设计了一种PⅡ2加前置滤波器的校正形式,能够实现较大的平台进动速率和保证平台稳定角度无静差。获得了较好的动静态性能,实验验证同时满足了惯性导航系统与瞄准线稳定系统的性能要求。     

陀螺稳定平台的滑膜变结构控制实验研究

针对高精度陀螺稳定平台快速隔离扰动、稳定视轴的要求,设计了以挠性陀螺为惯性传感器的双轴陀螺稳定平台.介绍了该平台的结构,分析了影响平台稳定精度的因素,并针对速率陀螺反馈加传统PID控制不能实现稳定角度无静差的问题,尝试了一种滑膜变结构控制策略.试验结果表明,采用滑膜变结构控制方法后,陀螺稳定平台精度可提高50％以上.     

火箭炮两轴耦合位置伺服系统线性自抗扰控制

为了研究方位和俯仰两轴耦合作用下的火箭炮位置伺服系统控制性能,以含有速度闭环的实际系统为对象建立了火箭炮两轴耦合位置伺服系统数学模型。通过频域分析分别提出了方位和俯仰系统的2阶近似模型,设计了两轴系统的线性扩张状态观测器和自抗扰控制器,对系统未建模干扰进行估计并实时补偿。仿真结果表明：该观测器能较好地估计系统总扰动,所设计的控制器有效抑制了两轴负载力矩耦合效应对系统的影响并补偿了火箭炮发射时燃气流冲击力矩强干扰;在伺服跟踪和发射条件下采用所提出的控制方法充分抑制了耦合系统发射平台振动,保证后续射弹精度,性能指标明显优于PID控制。     

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%。