编码器分辨率对捷联式稳定平台的精度影响控制研究

发布时间：2020-10-27 04:19

　　 近年来,随着空中战斗的快速发展,高精度、小型化、快响应成为了陀螺稳定平台的主要技术研究方向。稳定平台是指利用陀螺仪测量载体或者平台负载的空间角速度,使得平台负载能够隔离载体的扰动、实现在惯性空间中稳定的机电一体化设备。传统的直接式稳定平台具有控制简单、稳定精度高等诸多优点,但因为陀螺仪安装在内框架上,限制了稳定平台小型化、快响应的发展,因此本文提出采用捷联式稳定平台的方案。捷联式稳定平台内框架上无需安装陀螺,不仅降低了成本,减小了体积,还提高了系统的快速响应能力,但因为引入了编码器的量化噪声,严重影响了捷联式稳定平台的稳定精度。针对这一问题,本文提出通过提高编码器分辨率的方法来减小编码器的量化噪声,从而提高捷联式稳定平台的精度,并且研究控制参数、陀螺仪噪声和编码器分辨率对捷联式稳定平台的精度的影响。首先,根据稳定平台的机械结构,定义系统的坐标系,建立系统的运动学模型,推导出直接式稳定平台和捷联式稳定平台的稳定方程,对两种稳定平台的稳定原理进行分析。在此基础上,分别绘制两种稳定平台的控制框图并推导出系统的传递函数,在频域上对两种稳定平台进行精度对比分析。其次,根据直接式稳定平台和捷联式稳定平台的数学模型,在Matlab/Simulink中搭建两种稳定平台的仿真模型。通过仿真研究载体扰动频率、陀螺仪噪声和编码器分辨率对系统隔离度的影响,并探究在不同的控制参数下,编码器的分辨率到达多少位的时候,捷联式稳定平台的精度可以达到与直接式稳定平台精度相同的水平,验证提高编码器的分辨率能有效提高捷联式稳定平台的精度。然后,在JMAG-Designer软件中进行磁场有限元仿真,得到不同的气隙、导磁环和霍尔槽尺寸下,组合式磁电编码器内部磁场空间分布图。介绍组合式磁电编码器的细分算法和防止区间误判算法,并根据上位机软件实际采集到的编码器数据在Matlab中编写相应的算法程序验证算法的有效性。在Altium Designer软件中对组合式磁电编码器的硬件电路进行设计。最后,对捷联式稳定平台的硬件系统进行总体方案设计,搭建捷联式稳定平台的实验平台,对捷联式稳定平台的滚转轴编码器和俯仰轴的编码器进行标定实验,计算编码器精度。再对滚转轴电机进行电流环和速度环测试实验。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN96
【部分图文】：

-1-a) 直接式稳定平台 b) 捷联式稳定平台图 1-1 直接式稳定平台和捷联式稳定平台示意图图中，A 为执行机构，B 为载体，C 为控制器，R 为编码器，S 为陀螺仪，P为稳定平台负载，m 为载体扰动角速度，p 为平台负载角速度。一般来说，无论

稳定平台机械结构

图 2-5 直接式稳定平台陀螺放置位置示意图稳定平台在滚转方向和俯仰方向的稳定，必须通过角速度补偿，去和载体扰动通过摩擦约束和几何约行对消。俯仰轴的电机补偿指令角速度为y g和z g，对于
【参考文献】

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本文编号：2858025