双轴旋转捷联惯导系统旋转控制算法研究

发布时间：2017-12-05 01:20

  本文关键词：双轴旋转捷联惯导系统旋转控制算法研究

  更多相关文章： 惯导系统 旋转调制 自抗扰控制 滑模变结构控制 载体角运动隔离

【摘要】：惯导系统因其自主性和无源性而被广泛应用于潜艇、舰船等长时间运动载体的导航中。然而惯导系统的误差会随时间不断积累,其定位精度往往不能满足长航时潜器的精度要求。相对于提高惯性器件的制造工艺和精度,旋转调制技术在开发周期、系统成本、实现难易程度上拥有巨大优势。旋转调制技术利用旋转机构的周期旋转,使惯性器件误差被调制成周期变化量,且一个周期内该变化量积分为零,从而实现对惯性器件常值零偏和慢变零偏误差的有效抑制,提高惯导系统定位精度。然而,旋转机构的运动不可避免地存在控制误差,并且载体在机动时难免会产生角运动,这些都会影响旋转调制的效果,从而影响旋转惯导系统的导航精度。本文针对以上问题展开了以下研究:首先,转位机构控制误差的影响分析。建立了旋转调制惯导系统的器件误差模型和导航误差模型。在旋转调制技术原理的基础上,分析惯性器件误差的调制效果同旋转机构的运动方式之间的联系。在以上分析的基础上,以经典旋转方案为例分析旋转机构超调角对旋转调制效果的影响。并且,分别从坐标转换矩阵和零偏空间积累量的角度说明旋转机构转速波动误差对旋转调制效果的影响。其次,旋转调制复合控制方法研究。在自抗扰控制技术和滑模变结构控制技术的基础上,设计了一种结合这两种控制方法优点的旋转调制复合控制方法。该方法在控制误差较大时主要使用滑模变结构控制,随着控制误差的减小,逐渐采用自抗扰控制方法,从而在保证了快速响应和稳态精度的同时,又抑制了抖振。对该算法进行仿真和实验验证,说明了该方法的可行性和有效性。最后,载体角运动隔离方法研究。基于旋转调制技术的原理,结合惯性器件等效零偏误差模型,分别分析水平方向和旋转轴方向载体角运动对旋转调制效果的影响。提出了基于旋转机构转速控制的载体角运动隔离方案。通过对比仿真,说明了所设计的载体角运动隔离方案可以改善旋转调制的效果,提高旋转惯导系统的导航精度。
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U666.1

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本文编号：1253054