陀螺-加速度計(jì)穩(wěn)定環(huán)在“動(dòng)中通”伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用.pdf

1、針對機(jī)載衛(wèi)星通信天線對中系統(tǒng)隔離載體姿態(tài)變化、穩(wěn)定跟蹤的技術(shù)要求，設(shè)計(jì)了一種小型機(jī)載定向天線伺服分機(jī)。隨著飛機(jī)在空中的姿態(tài)變化，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)每20ms對伺服分機(jī)天線進(jìn)行一次姿態(tài)校正，為了補(bǔ)償兩次上位機(jī)指令間隔中飛機(jī)姿態(tài)變化的擾動(dòng)，提出了基于三軸陀螺和加速度計(jì)的穩(wěn)定回路跟蹤控制方法。該方法在傳統(tǒng)伺服系統(tǒng)電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)的反饋回路中增加了負(fù)載速度前饋補(bǔ)償和穩(wěn)定回路位置校正環(huán)節(jié)。穩(wěn)定回路利用轉(zhuǎn)臺(tái)自身的陀螺和加速度計(jì)的測量數(shù)據(jù)融合、穩(wěn)定跟

2、蹤修正的原理隔離飛機(jī)姿態(tài)變化對衛(wèi)星跟蹤精度的影響。
　　通過對伺服分機(jī)組成及工作原理的總體設(shè)計(jì)，電機(jī)及其他結(jié)構(gòu)器件的選型參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算，得到完整的伺服分機(jī)實(shí)物模型?？刂葡到y(tǒng)采用PID算法實(shí)現(xiàn)電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)，在Matlab中建立伺服分機(jī)系統(tǒng)的仿真模型。根據(jù)伺服分機(jī)動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的要求，對系統(tǒng)進(jìn)行階躍響應(yīng)、動(dòng)態(tài)跟蹤響應(yīng)、斜坡響應(yīng)、角速度/加速度、穩(wěn)定回路隔離度等性能的仿真，結(jié)果驗(yàn)證了伺服分機(jī)滿足設(shè)計(jì)要求。
　

3、　根據(jù)伺服分機(jī)的功能需求，以無刷直流電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)，基于32位高性能、高可靠性Soc系列CPU設(shè)計(jì)了BLDC驅(qū)動(dòng)板和控制板硬件電路。此外，對伺服分機(jī)待機(jī)、角度預(yù)置、搜索、跟蹤等工作模式和穩(wěn)定回路的控制算法進(jìn)行研究。對陀螺儀和加速度計(jì)的測量噪聲信號(hào)用卡爾曼濾波技術(shù)進(jìn)行估計(jì)和誤差補(bǔ)償，有效地提高了系統(tǒng)對姿態(tài)擾動(dòng)的隔離度。調(diào)試結(jié)果表明，伺服穩(wěn)定系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間小于200ms，動(dòng)態(tài)跟蹤誤差小于0.1°，隔離度高于97％，具有較高的跟蹤精度。能夠