無人機(jī)三軸穩(wěn)定云臺智能控制算法的研究.pdf

1、無人機(jī)（UAV）低空遙感技術(shù)是當(dāng)今國內(nèi)外熱點(diǎn)研究課題之一，而穩(wěn)定云臺是其中必不可少的組成部分。高精度的穩(wěn)定云臺能夠有效隔離載體的擾動(dòng)，保持機(jī)載相機(jī)視軸的穩(wěn)定，在獲取高質(zhì)量的低空遙感影像上發(fā)揮著重要作用。云臺技術(shù)還廣泛應(yīng)用在目標(biāo)探測系統(tǒng)、導(dǎo)彈與動(dòng)能武器的精確導(dǎo)引系統(tǒng)、無人機(jī)（艦載機(jī)）的自主著陸（著艦）控制系統(tǒng)等。因此，發(fā)展高精度的云臺技術(shù)，對我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)與國防建設(shè)具有重要意義。本文針對無人機(jī)三軸穩(wěn)定云臺控制問題，開展如下研究工作：

2、　　(1)針對小型低空無人機(jī)遙感系統(tǒng)，建立了三軸穩(wěn)定云臺的數(shù)學(xué)模型。以無人機(jī)三軸穩(wěn)定云臺為研究對象，對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)地分析，建立了地面、載體、視線和各框架轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的坐標(biāo)系，依據(jù)牛頓力學(xué)原理建立了云臺數(shù)學(xué)模型，分析了三軸穩(wěn)定云臺的各種擾動(dòng)因素，為后續(xù)的精確控制奠定基礎(chǔ)。并用經(jīng)典PID對其進(jìn)行仿真控制。
　　(2)針對經(jīng)典PID結(jié)構(gòu)簡單，不能滿足復(fù)雜系統(tǒng)控制精度要求等問題，提出了PSO優(yōu)化的三軸穩(wěn)定云臺模糊PID控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)適應(yīng)

3、性強(qiáng)、響應(yīng)速度快且具有全局優(yōu)化功能等特點(diǎn)。仿真結(jié)果表明，該系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度比經(jīng)典PID系統(tǒng)有顯著提高，而且系統(tǒng)無超調(diào)，調(diào)節(jié)時(shí)間短，能夠根據(jù)實(shí)時(shí)變化來調(diào)整參數(shù)，對三軸穩(wěn)定云臺具有良好的控制效果。
　　(3)針對三軸穩(wěn)定云臺復(fù)雜的干擾因素，提出了基于自適應(yīng)Kalman濾波的模糊PID控制算法。在系統(tǒng)中引入了自適應(yīng)Kalman濾波技術(shù)，采取極大后驗(yàn)（MAP）噪聲估計(jì)器Sage-Husa來估計(jì)干擾噪聲的均值和方差。仿真實(shí)驗(yàn)表明，基于自適應(yīng)Ka