高精稳瞄陀螺吊舱扰动信号滤波与抑制方法研究
发布时间：2023-04-07 04:04
陀螺稳定吊舱是一种集光、机、电为一体的综合光电探测设备,具有跟踪精度高、实时性好、图像显示清晰和抗干扰能力强等优点,在军用和民用工程领域有着广泛的应用。视轴稳定精度作为衡量其性能的一项关键指标,视轴稳定精度越高,光电探测设备成像越清晰,信息获取越准确。然而吊舱在实际工作环境中,载体飞行姿态的变化、机械振动、气流扰动以及吊舱内部的摩擦力矩、线绕力矩、质量不平衡力矩等因素均会对成像的清晰度以及目标的定位精度和探测距离产生影响。因此,如何提高系统对这些内部、外部的非线性、不确定性扰动的抑制能力,是提高陀螺稳定吊舱视轴稳定精度的关键技术之一。本文从提高陀螺稳定吊舱的稳定精度和扰动抑制能力出发,以研制的两轴两框架陀螺稳定吊舱原理样机为研究对象,分别从陀螺稳定吊舱工作原理及组成、系统参数辨识与建模、光纤陀螺信号分析与滤波、扰动信号抑制与补偿等几个方面开展了深入研究。论文完成的主要工作和创新如下:1、首先介绍了陀螺稳定吊舱的总体结构、主要功能及软硬件组成,并在此基础上研究了陀螺稳定吊舱的四种工作模式。根据两轴陀螺稳定吊舱隔离载机角运动的原理,系统分析了影响视轴稳定精度的线性、非线性、不确定性因素及干...
【文章页数】：156 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.2 国内外陀螺稳定吊舱的发展概况
1.3 陀螺稳定技术研究现状
1.3.1 陀螺信号处理研究现状
1.3.2 陀螺稳定吊舱视轴稳定控制研究现状
1.4 论文研究内容和章节安排
第二章 陀螺稳定吊舱系统分析与建模
2.1 陀螺稳定吊舱组成及工作原理
2.1.1 陀螺稳定吊舱结构与组成
2.1.2 陀螺稳定吊舱工作方式
2.2 陀螺稳定吊舱隔离载体角运动原理
2.3 陀螺稳定吊舱精度影响因素分析
2.3.1 建模误差干扰
2.3.2 力矩干扰
2.3.3 载体姿态干扰
2.4 陀螺稳定吊舱伺服系统模型分析
2.4.1 电机及框架模型
2.4.2 速率陀螺模型
2.4.3 PWM功率放大模型
2.4.4 电流环的设计与分析
2.4.5 视轴稳定回路模型
2.5 本章小结
第三章 光纤陀螺信号误差时域分析与滤波算法研究
3.1 光纤陀螺仪的工作原理
3.2 光纤陀螺零漂信号时域分析
3.2.1 Allan方差的基本原理
3.2.2 光纤陀螺的随机噪声来源及特性分析
3.3 光纤陀螺信号数字滤波方法
3.3.1 Kalman滤波用于陀螺信号处理
3.3.2 小波变换滤波用于陀螺信号处理
3.3.3 跟踪微分滤波用于陀螺信号处理
3.4 本章小结
第四章 陀螺稳定吊舱的分数阶控制方法研究
4.1 分数阶微积分定义及性质
4.1.1 基本函数
4.1.2 分数阶微积分定义
4.1.3 分数阶微积分性质
4.2 分数阶控制器设计
4.2.1 分数阶控制器描述
4.2.2 分数阶控制器分类
4.2.3 分数阶控制器参数变化对系统性能的影响
4.3 分数阶微积分算子的数值化实现
4.4 基于向量法的分数阶控制器参数整定方法
4.5 分数阶控制器在视轴稳定系统中实验分析
4.5.1 仿真研究
4.5.2 实验研究
4.6 本章小结
第五章 陀螺稳定吊舱扰动观测方法研究
5.1 扰动的主动抑制原理
5.2 采用干扰观测器的高精度视轴稳定算法
5.3 采用自抗扰控制的高精度视轴稳定算法
5.3.1 自抗扰控制器的组成
5.3.2 降阶扩张状态观测器设计
5.3.3 含有测量噪声的扩张状态观测器设计
5.3.4 自抗扰控制器的参数整定方法
5.4 扰动观测器在视轴稳定系统中实验分析
5.4.1 仿真研究
5.4.2 实验研究
5.5 本章小结
第六章 陀螺稳定吊舱分数阶扰动观测方法研究
6.1 分数阶干扰观测器
6.2 分数阶自抗扰控制器
6.2.1 分数阶跟踪微分器
6.2.2 分数阶扩张状态观测器
6.2.3 降阶分数阶扩张状态观测器设计
6.2.4 含有测量噪声的分数阶扩张状态观测器设计
6.3 分数阶扰动观测控制器在视轴稳定系统中实验分析
6.3.1 仿真研究
6.3.2 实验研究
6.4 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 工作总结
7.2 研究展望
致谢
参考文献
攻读博士期间的科研成果
本文编号：3785053
【文章页数】：156 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.2 国内外陀螺稳定吊舱的发展概况
1.3 陀螺稳定技术研究现状
1.3.1 陀螺信号处理研究现状
1.3.2 陀螺稳定吊舱视轴稳定控制研究现状
1.4 论文研究内容和章节安排
第二章 陀螺稳定吊舱系统分析与建模
2.1 陀螺稳定吊舱组成及工作原理
2.1.1 陀螺稳定吊舱结构与组成
2.1.2 陀螺稳定吊舱工作方式
2.2 陀螺稳定吊舱隔离载体角运动原理
2.3 陀螺稳定吊舱精度影响因素分析
2.3.1 建模误差干扰
2.3.2 力矩干扰
2.3.3 载体姿态干扰
2.4 陀螺稳定吊舱伺服系统模型分析
2.4.1 电机及框架模型
2.4.2 速率陀螺模型
2.4.3 PWM功率放大模型
2.4.4 电流环的设计与分析
2.4.5 视轴稳定回路模型
2.5 本章小结
第三章 光纤陀螺信号误差时域分析与滤波算法研究
3.1 光纤陀螺仪的工作原理
3.2 光纤陀螺零漂信号时域分析
3.2.1 Allan方差的基本原理
3.2.2 光纤陀螺的随机噪声来源及特性分析
3.3 光纤陀螺信号数字滤波方法
3.3.1 Kalman滤波用于陀螺信号处理
3.3.2 小波变换滤波用于陀螺信号处理
3.3.3 跟踪微分滤波用于陀螺信号处理
3.4 本章小结
第四章 陀螺稳定吊舱的分数阶控制方法研究
4.1 分数阶微积分定义及性质
4.1.1 基本函数
4.1.2 分数阶微积分定义
4.1.3 分数阶微积分性质
4.2 分数阶控制器设计
4.2.1 分数阶控制器描述
4.2.2 分数阶控制器分类
4.2.3 分数阶控制器参数变化对系统性能的影响
4.3 分数阶微积分算子的数值化实现
4.4 基于向量法的分数阶控制器参数整定方法
4.5 分数阶控制器在视轴稳定系统中实验分析
4.5.1 仿真研究
4.5.2 实验研究
4.6 本章小结
第五章 陀螺稳定吊舱扰动观测方法研究
5.1 扰动的主动抑制原理
5.2 采用干扰观测器的高精度视轴稳定算法
5.3 采用自抗扰控制的高精度视轴稳定算法
5.3.1 自抗扰控制器的组成
5.3.2 降阶扩张状态观测器设计
5.3.3 含有测量噪声的扩张状态观测器设计
5.3.4 自抗扰控制器的参数整定方法
5.4 扰动观测器在视轴稳定系统中实验分析
5.4.1 仿真研究
5.4.2 实验研究
5.5 本章小结
第六章 陀螺稳定吊舱分数阶扰动观测方法研究
6.1 分数阶干扰观测器
6.2 分数阶自抗扰控制器
6.2.1 分数阶跟踪微分器
6.2.2 分数阶扩张状态观测器
6.2.3 降阶分数阶扩张状态观测器设计
6.2.4 含有测量噪声的分数阶扩张状态观测器设计
6.3 分数阶扰动观测控制器在视轴稳定系统中实验分析
6.3.1 仿真研究
6.3.2 实验研究
6.4 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 工作总结
7.2 研究展望
致谢
参考文献
攻读博士期间的科研成果
本文编号：3785053
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/hangkongsky/3785053.html
