全姿態(tài)慣性穩(wěn)定平臺(tái)控制方法研究.pdf

1、為保證慣性平臺(tái)臺(tái)體坐標(biāo)系維持精確的慣性基準(zhǔn)，對(duì)平臺(tái)控制系統(tǒng)穩(wěn)定回路提出嚴(yán)格要求。本文為提高全姿態(tài)慣性穩(wěn)定平臺(tái)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)精度，建立了平臺(tái)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型，利用滑模控制方法設(shè)計(jì)了一種適用于該系統(tǒng)的控制器，并提出一種框架角軌跡分區(qū)控制方案。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴針對(duì)全姿態(tài)框架式慣性穩(wěn)定平臺(tái)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理，建立了全姿態(tài)框架平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系和平臺(tái)各回路動(dòng)力學(xué)方程。根據(jù)單自由度積分陀螺儀的工作原理，建立了三個(gè)陀螺儀

2、輸出軸的動(dòng)力學(xué)方程。⑵研究了適用于全姿態(tài)框架式慣性穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)的狀態(tài)觀測(cè)器。對(duì)適用于該系統(tǒng)的傳統(tǒng)龍貝格觀測(cè)器、比例積分觀測(cè)器、擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器進(jìn)行研究，并將比例積分觀測(cè)器和擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器結(jié)合，組成組合觀測(cè)器，觀測(cè)得到較為精確的狀態(tài)量估計(jì)值及狀態(tài)量微分項(xiàng)。⑶針對(duì)系統(tǒng)初值為零的情況，為提高平臺(tái)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)精度，提出一種非線性積分滑?？刂品椒?。該方法利用滑模面的積分項(xiàng)降低系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差，利用非線性函數(shù)“小誤差放大，大誤差飽和”的性質(zhì)改

3、善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能。與傳統(tǒng)積分滑模和線性積分滑模相比，非線性積分滑模的控制性能更加優(yōu)越。⑷針對(duì)系統(tǒng)初值不為零的情況，在非線性積分滑?？刂频幕A(chǔ)上設(shè)計(jì)一種全程非線性積分滑模面。全程非線性積分滑?？刂剖瓜到y(tǒng)在初始時(shí)刻即在滑模面上，弱化了初始條件對(duì)動(dòng)態(tài)性能的影響，消除了到達(dá)階段，從而使得全過程均具備強(qiáng)魯棒性，克服了到達(dá)階段不具備魯棒性的缺點(diǎn)。⑸針對(duì)全姿態(tài)系統(tǒng)軸間耦合的問題，分析系統(tǒng)各通道耦合誤差來(lái)源，忽略對(duì)系統(tǒng)影響較小的耦合誤差項(xiàng)，在非線性積分滑