三框架四轴平台虚拟优化设计方法研究

发布时间：2020-05-07 02:51

【摘要】：惯性稳定平台系统是无人载体进行自主导航的关键设备,其为导航处理器提供载体相对于惯性空间的角度和加速度等物理信息,对某些战略性武器的落点精度起到了决定性作用~([1])。其中,三框架四轴惯性稳定平台可以适应全姿态的机动场景,但其机构复杂,算法繁琐,需要大量的实验对其实现效果进行验证。在三框架四轴惯性平台系统的研发和测试中,获得产品在不同条件下反应状态的途径,主要是通过对实际产品操作来进行试验和状态模拟得到的~([2])。这种方式往往会需要大量的时间对产品测试实验并收集数据,这样不仅耗费资源且效率不高,还会发生不必要的产品损耗和风险。如果可以对产品进行数字建模,用虚拟模型代替真实产品来进行实验,那么就可以便捷高效地获得拟真模拟测试数据。而对于平台系统的虚拟仿真多半集中在控制环节,目前并没有完整的三框架四轴数字虚拟模型~([3])。因此,本文针对这一问题对三框架四轴惯性平台进行了全方位的数字模型搭建和可视化仿真模拟,其中包含的环节有:轴系及框架物理模型、运动学模型、稳定回路、调平回路、方位锁定回路、粗锁回路、温控回路、读写交互系统、可视化操作界面。该虚拟数字平台是利用Matlab和LabView联合进行搭建的,其中通过前者的Simulink功能对基础物理模型和控制环节进行了设计和优化,通过后者对用户交互界面进行了设计。在模型搭建和控制器设计过程中,为了保证虚拟平台输出结果的真实性,通过加入真实数据进行辅助控制和判别。在交互界面的设计过程中,同样为了保持实际操作的拟真效果,该界面完全仿照真实的测试软件操作方法和布局进行编写。本文介绍了从模型搭建的算法推导,到虚拟平台的程序搭建和界面设计等相关思路和方法,并通过不同的角度进行了实验验证。实验证明,三框架四轴虚拟数字平台基本可以较为真实的实现产品的功能和特性。
【学位授予单位】：中国运载火箭技术研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V249.3;V448

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