半捷联光电稳定平台控制系统研究
发布时间：2022-12-24 01:29
半捷联稳定方式利用弹载惯性器件信息实现导引头光轴的惯性稳定，有效解决了传统速率陀螺稳定方式中存在的系统体积大，质量重和成本高的问题，逐渐成为导引头技术的发展重点。本文针对研制的半捷联光电稳定平台原理样机，从运动学，稳定原理，动力学，系统摩擦补偿，系统整体稳定方案，匹配滤波，微分测速，控制算法以及视线角速度等方面开展了相应的研究。 首先，基于空间机构学的理论，针对半捷联光电稳定平台结构，采用空间坐标旋转变换的方法，导出了稳定平台偏航俯仰方向的角增量，同时建立了光轴在惯性空间的稳定方程，并研究对比了直接稳定和半捷联稳定的原理，给出了不同稳定方式下的几种控制和陀螺配置方案，并比较了各方案的优缺点。在运动学分析的基础上，采用牛顿力学原理，以刚体转动的欧拉动力学方程为基础，得出了半捷联光电稳定平台的动力学方程，并以半捷联原理样机为研究对象，采用数值仿真的方式得出了偏航框和俯仰框在工作空间内的角速度、角加速度以及框架间的耦合力矩，为控制系统的开发与设计打了基础。 为了提高半捷联光电稳定平台的稳定跟踪性能，针对系统中摩擦补偿、匹配滤波、微分测速以及控制系统设计等方面进行了研究。采用了...
【文章页数】：136 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景与意义
1.2 相关技术的国内外研究现状
1.2.1 稳定平台结构形式与稳定机理研究现状
1.2.2 稳定平台控制策略研究现状
1.2.3 视线角速度提取研究现状
1.3 论文主要研究内容与结构安排
1.3.1 论文主要研究内容
1.3.2 论文结构安排
第2章 半捷联光电稳定平台运动学建模与稳定机理
2.1 引言
2.2 半捷联光电稳定平台结构
2.3 半捷联光电稳定平台运动学建模
2.3.1 系统坐标系的定义
2.3.2 框架角速度
2.3.3 框架角加速度
2.3.4 位置回路相对关系
2.4 光电稳定平台稳定机理研究
2.4.1 直接稳定
2.4.2 半捷联稳定
2.5 本章小结
第3章 半捷联光电稳定平台动力学建模与仿真
3.1 引言
3.2 平台框架转动惯量耦合
3.2.1 转动惯量耦合方程
3.2.2 转动惯量耦合仿真
3.3 平台框架动力学建模
3.3.1 欧拉动力学方程
3.3.2 俯仰框动力学模型
3.3.3 偏航框动力学模型
3.4 稳定平台动力学仿真
3.4.1 框架最大速度和最大加速度
3.4.2 框架耦合力矩
3.5 本章小结
第4章 系统摩擦补偿研究
4.1 引言
4.2 摩擦特性及其对系统的影响
4.2.1 摩擦特性及模型概述
4.2.2 摩擦对系统的影响
4.3 基于摩擦模型的摩擦补偿研究
4.3.1 摩擦模型的建立
4.3.2 摩擦补偿算法
4.3.3 仿真结果
4.4 基于扰动观测器的摩擦补偿研究
4.4.1 扰动观测器原理
4.4.2 扰动观测器的鲁棒稳定性分析
4.4.3 滤波器 Q( s )的设计准则
4.4.4 扰动观测器仿真
4.4.5 半捷联导引头半实物实验平台
4.5 本章小结
第5章 半捷联稳定方案及控制器设计
5.1 引言
5.2 半捷联稳定性能分析
5.2.1 半捷联稳定方案
5.2.2 匹配滤波
5.2.3 微分测速
5.2.4 系统稳定性能
5.3 基于模糊控制理论的位置环控制器设计
5.3.1 模糊自整定 PID 控制器原理
5.3.2 模糊自整定 PID 控制器设计
5.3.3 控制器性能分析
5.4 本章小结
第6章 半捷联光电稳定平台视线角速度提取及精度分析
6.1 引言
6.2 稳定平台视线角速度提取
6.3 视线角速度精度分析
6.3.1 误差传播关系
6.3.2 误差分析与计算
6.3.3 视线角速度精度
6.4 本章小结
第7章 总结与展望
7.1 全文总结
7.2 研究工作展望
参考文献
在学期间学术成果情况
指导教师及作者简介
致谢
本文编号：3725776
【文章页数】：136 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景与意义
1.2 相关技术的国内外研究现状
1.2.1 稳定平台结构形式与稳定机理研究现状
1.2.2 稳定平台控制策略研究现状
1.2.3 视线角速度提取研究现状
1.3 论文主要研究内容与结构安排
1.3.1 论文主要研究内容
1.3.2 论文结构安排
第2章 半捷联光电稳定平台运动学建模与稳定机理
2.1 引言
2.2 半捷联光电稳定平台结构
2.3 半捷联光电稳定平台运动学建模
2.3.1 系统坐标系的定义
2.3.2 框架角速度
2.3.3 框架角加速度
2.3.4 位置回路相对关系
2.4 光电稳定平台稳定机理研究
2.4.1 直接稳定
2.4.2 半捷联稳定
2.5 本章小结
第3章 半捷联光电稳定平台动力学建模与仿真
3.1 引言
3.2 平台框架转动惯量耦合
3.2.1 转动惯量耦合方程
3.2.2 转动惯量耦合仿真
3.3 平台框架动力学建模
3.3.1 欧拉动力学方程
3.3.2 俯仰框动力学模型
3.3.3 偏航框动力学模型
3.4 稳定平台动力学仿真
3.4.1 框架最大速度和最大加速度
3.4.2 框架耦合力矩
3.5 本章小结
第4章 系统摩擦补偿研究
4.1 引言
4.2 摩擦特性及其对系统的影响
4.2.1 摩擦特性及模型概述
4.2.2 摩擦对系统的影响
4.3 基于摩擦模型的摩擦补偿研究
4.3.1 摩擦模型的建立
4.3.2 摩擦补偿算法
4.3.3 仿真结果
4.4 基于扰动观测器的摩擦补偿研究
4.4.1 扰动观测器原理
4.4.2 扰动观测器的鲁棒稳定性分析
4.4.3 滤波器 Q( s )的设计准则
4.4.4 扰动观测器仿真
4.4.5 半捷联导引头半实物实验平台
4.5 本章小结
第5章 半捷联稳定方案及控制器设计
5.1 引言
5.2 半捷联稳定性能分析
5.2.1 半捷联稳定方案
5.2.2 匹配滤波
5.2.3 微分测速
5.2.4 系统稳定性能
5.3 基于模糊控制理论的位置环控制器设计
5.3.1 模糊自整定 PID 控制器原理
5.3.2 模糊自整定 PID 控制器设计
5.3.3 控制器性能分析
5.4 本章小结
第6章 半捷联光电稳定平台视线角速度提取及精度分析
6.1 引言
6.2 稳定平台视线角速度提取
6.3 视线角速度精度分析
6.3.1 误差传播关系
6.3.2 误差分析与计算
6.3.3 视线角速度精度
6.4 本章小结
第7章 总结与展望
7.1 全文总结
7.2 研究工作展望
参考文献
在学期间学术成果情况
指导教师及作者简介
致谢
本文编号：3725776
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jingguansheji/3725776.html
