陀螺穩(wěn)定平臺伺服控制系統(tǒng)若干關(guān)鍵問題的研究.pdf

1、陀螺穩(wěn)定平臺廣泛應(yīng)用于慣性制導(dǎo)、航空偵察和海底聲納探測等高技術(shù)領(lǐng)域，其伺服控制系統(tǒng)是上述裝備的核心單元，會直接影響裝備的控制性能。論文圍繞如何提高陀螺穩(wěn)定平臺伺服控制系統(tǒng)的抗干擾能力這個重要問題，結(jié)合陀螺穩(wěn)定平臺設(shè)計中的工程實踐問題，分別從系統(tǒng)分析與設(shè)計、伺服機構(gòu)的動力學建模、伺服控制器設(shè)計、基于擾動補償?shù)膯紊窠?jīng)元自適應(yīng)控制器設(shè)計等方面展開研究;為了更好地測試此類系統(tǒng)的性能指標，提高測試轉(zhuǎn)臺的自適應(yīng)性，提出了基于慣量辨識技術(shù)的測試轉(zhuǎn)臺自

2、適應(yīng)內(nèi)模控制方案。
　　本文所做的主要研究工作如下:
　　(1)分析了陀螺穩(wěn)定平臺的工作機理，結(jié)合某型號陀螺穩(wěn)定平臺的研制，詳細介紹了系統(tǒng)組成及工作流程，基于DSP運動控制模塊進行電控系統(tǒng)設(shè)計，為相關(guān)伺服控制算法的研究和驗證提供了一個有效的模擬平臺。
　　(2)應(yīng)用牛頓力學原理推導(dǎo)了陀螺穩(wěn)定平臺的動力學方程，建立了伺服系統(tǒng)各組成部分的數(shù)學模型，詳細分析了系統(tǒng)穩(wěn)定精度和跟蹤精度的影響因素和各種誤差的機理，為陀螺穩(wěn)定平臺伺

3、服控制算法和其它后續(xù)控制問題的研究提供了參考依據(jù)。
　　(3)總結(jié)了陀螺穩(wěn)定平臺伺服控制系統(tǒng)速率穩(wěn)定和位置跟蹤回路設(shè)計的基本問題，對陀螺穩(wěn)定伺服控制系統(tǒng)的伺服剛度、隔離度以及位置跟蹤與速率穩(wěn)定回路的特性等重要關(guān)鍵技術(shù)問題進行了較為全面的分析，為伺服控制器的設(shè)計提供了理論依據(jù)。
　　(4)針對如何提高陀螺穩(wěn)定平臺的抗干擾能力這個核心問題，提出了一種基于擾動補償?shù)膯紊窠?jīng)元自適應(yīng)PI控制策略。首先，利用擾動觀測器觀測出各種擾動，將

4、其作為補償信號前饋到控制輸入端，提高平臺的抗干擾能力;同時利用神經(jīng)元的自學習和自適應(yīng)力對PI參數(shù)進行在線調(diào)整，保證了陀螺穩(wěn)定平臺在外界擾動和系統(tǒng)參數(shù)變化情況下對目標穩(wěn)定跟蹤的能力。通過在所研制實驗裝置上的試驗結(jié)果表明，該方法對不確定擾動具有較強的抗干擾能力，提升了陀螺穩(wěn)定平臺的魯棒性。
　　(5)針對陀螺穩(wěn)定平臺系統(tǒng)性能指標的測試問題，提出了基于慣量辨識技術(shù)的測試轉(zhuǎn)臺自適應(yīng)內(nèi)?？刂品桨?。首先建立某型號測試轉(zhuǎn)臺的數(shù)學模型，設(shè)計測試轉(zhuǎn)

5、臺內(nèi)模控制器，在此基礎(chǔ)上采用基于擾動轉(zhuǎn)矩觀測器的慣量辨識算法來辨識測試轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)動慣量變化情況，然后通過模糊控制器根據(jù)轉(zhuǎn)動慣量的變化自動調(diào)整內(nèi)模控制器參數(shù)，以保證控制器的控制性能。仿真和實驗結(jié)果均表明，該控制方案對慣量的變化有著很強的自適應(yīng)性，提高了測試轉(zhuǎn)臺控制系統(tǒng)的抗干擾性能和系統(tǒng)的魯棒性，取得了較好的控制效果。
　　所設(shè)計的“搖擺測試轉(zhuǎn)臺+陀螺穩(wěn)定平臺”系統(tǒng)，通過搖擺測試轉(zhuǎn)臺來模擬載體運行姿態(tài)，并通過陀螺穩(wěn)定平臺系統(tǒng)實現(xiàn)對目標的