基于MEMS陀螺儀的穩(wěn)定平臺關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、穩(wěn)定平臺因其隔離載體干擾的能力，在現(xiàn)代武器和民用設(shè)備中均()應(yīng)用，開展對穩(wěn)定平臺關(guān)鍵技術(shù)的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和明確的應(yīng)用需求。
　　 本文針對小型運(yùn)載體上關(guān)鍵設(shè)備的穩(wěn)定技術(shù)需求，設(shè)計(jì)了基于MEMS陀螺儀的雙軸穩(wěn)定平臺，闡述了雙軸穩(wěn)定平臺精確設(shè)計(jì)要求、詳細(xì)設(shè)計(jì)方案和具體實(shí)現(xiàn)方法。該平臺以小型化為目標(biāo)，采用MEMS陀螺儀敏感框架的角速度信號，利用改進(jìn)的PID控制算法進(jìn)行數(shù)字伺服控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。
　　 文中首先通過理

2、論推導(dǎo)及仿真研究了機(jī)械結(jié)構(gòu)、干擾力矩和陀螺安裝誤差等對平臺穩(wěn)定精度的影響;其次，利用Allan方差法分析了MEMS陀螺儀隨機(jī)誤差的組成，并建立了相應(yīng)的ARMA模型，設(shè)計(jì)了卡爾曼濾波器降低了MEMS陀螺儀的輸出噪聲;然后，在經(jīng)典PID控制算法的基礎(chǔ)上加入了抗積分飽和、微分飽和等算法，設(shè)計(jì)了改進(jìn)型PID控制算法，利用matlab/simulink工具箱建立了雙軸控制系統(tǒng)仿真模型，通過仿真結(jié)果驗(yàn)證了算法的可行性;最后，設(shè)計(jì)了以TMS320F2

3、812型DSP為主控制器的伺服控制硬件電路，包括陀螺信號采集模塊、主控制器模塊和驅(qū)動器電機(jī)接口模塊，利用2812專用于電機(jī)控制的事件管理器(EV)產(chǎn)生PWM脈寬調(diào)制信號對電機(jī)進(jìn)行速度和位置控制，實(shí)現(xiàn)對平臺載體干擾的隔離。
　　 對設(shè)計(jì)完成的基于MEMS陀螺儀的雙軸穩(wěn)定平臺樣機(jī)進(jìn)行了調(diào)試和測試，測試結(jié)果表明，在外部干擾情況下，平臺方位軸在0°-360°轉(zhuǎn)動范圍內(nèi)能夠相對慣性空間穩(wěn)定，穩(wěn)定精度≤1.0°;俯仰軸在-45°-45°轉(zhuǎn)動