机载两维位置稳定平台控制系统设计与实现

发布时间：2017-12-29 10:42

  本文关键词：机载两维位置稳定平台控制系统设计与实现　出处：《电子科技大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：关于机载稳定平台的研究近年来在国内外发展迅速,主要应用于飞行器和舰船上的前/下/侧视目标探测系统、导弹与动能武器的精确导引系统等。稳定跟踪平台的主要功能是在精确跟踪目标的同时消除载体扰动的影响,以保证对目标的稳定准确跟踪。当平台的机械机构和硬件系统确定后,伺服控制系统的优劣直接决定了稳定平台的性能,因此稳定与跟踪控制系统的设计与实现成为机载稳定平台的核心关键技术。本文以机载二维位置稳定平台为研究对象,对平台的稳定机理和控制系统模型进行分析,将干扰观测器引入稳定平台控制系统,并设计了基于FPGA的嵌入式硬件系统实现方案。论文围绕机载天线稳定平台的跟踪伺服控制系统,主要进行了以下几方面研究工作。1.介绍了两维位置稳定平台的结构和工作原理,建立了载机和各框架转动系统参考系,推导出了稳定平台运动学模型,分析了载体角速度对天线指向的影响,并给出了速率稳定时方位框架、俯仰框架的转动补偿角速率,为后续天线稳定控制系统设计与分析奠定了基础。根据地面、载机、天线之间的坐标系变换关系,推导出了当空间目标位置发生变化时天线稳定平台的方位跟踪指令角和俯仰跟踪指令角。对平台各轴控制系统进行建模,分析了影响平台稳定精度的因素,对天线稳定平台的性能要求进行了论述。2.由于速度稳定回路作为伺服系统的内回路,是实现高精度稳定和跟踪的基础,因此对速度稳定回路的输入输出关系进行了分析,指出了载机扰动和外力矩干扰是影响平台稳定精度的重要因素。从平台控制系统整体对平台的隔离度进行了研究,明确了速度环和位置环的功能。提出了基于干扰观测器的速度稳定回路控制方法,来抑制外界干扰对稳定精度的影响。分析了干扰观测器的原理,对低通滤波器的设计进行了讨论。在单速度环控制系统中引入干扰观测器并进行了仿真实验,实验结果表明干扰观测器可以有效地抑制摩擦等干扰力矩和载机扰动的影响。针对位置跟踪回路中PID等反馈控制器的性能受限于目标识别的时间和精度的问题,提出了引入前馈的PID控制器,并通过仿真分析证明该方法能够有效的提高跟踪精度。3.以SX95T为核心器件进行初步硬件电路设计,给出了陀螺和编码器数据采集问题的解决办法,以及控制算法在FPGA中实现的具体方法。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V249.1;TP273

【参考文献】

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本文编号：1349968