火箭弹大动态单轴平台惯导系统姿态算法

火箭弹在飞行中常采用滚转稳定的控制方式,其滚转角速度的动态范围很大,因此实时、准确地测量滚转角速度和滚转姿态角成为制导火箭弹控制的关键问题。大动态单轴平台惯导系统将IMU安装在沿滚转方向的稳定平台上,通过伺服电机驱动单轴平台相对于弹体反旋,隔离滚转方向的大动态角速度,为IMU提供平稳的测试环境。介绍了大动态单轴平台惯导系统的组成和功能,搭建了样机,推导了惯导姿态解算的数学模型。经过120 s半实物仿真试验,系统俯仰姿态角误差<4°,偏航姿态角误差<3°,滚转姿态角误差<25°,结果验证了整体方案的可行性和姿态解算模型的正确性。为进一步提高姿态解算精度,搭建单轴平台组合导航系统,实现全部导航信息的高精度测量打下了基础。

基于动调陀螺的单轴平台寻北仪及其误差分析

针对实验中发现的某寻北仪方位漂移与固定该寻北仪的载体的初始方位近似成180°周期函数关系的现象,基于动调陀螺单轴平台寻北仪的基本工作原理,导出了陀螺漂移对寻北仪方位稳定性产生影响的微分方程,并就陀螺漂移的各种不同情况对寻北仪方位稳定的影响进行了仿真分析。结果表明陀螺漂移是导致寻北仪系统出现此现象的原因。

单轴稳定平台的自抗扰控制器设计

制导火箭弹中,常采用永磁同步电动机(PMSM)直驱稳定平台的控制方式实现稳定平台的解旋控制。自抗扰控制器(ADRC)算法中的扩张状态观测器(ESO)不依赖于控制系统的精确模型,能够实时估计载体转速和一些不确定的扰动。依据自抗扰控制技术,设计了单轴稳定平台的ADRC,对控制器优化处理,并进行了Matlab仿真以及实验验证。结果表明,该系统具有较强抗干扰能力及较高的控制品质。

基于单轴陀螺平台的摆式列车倾摆检测系统

提出了基于单轴陀螺平台的摆式列车检测系统 ,详细分析了单轴陀螺平台系统的工作原理及其在摆式列车检测中的应用。对平台系统误差进行的分析表明 。

垂钻系统单轴稳定平台测量算法

针对自动垂直钻井系统中采用的单轴稳定平台,在满足小井斜动态旋转条件下,提出一种新的以三轴加速度计和三轴磁通门测量信号为数据源的井斜方位动态测量算法,并考虑不同倾斜角和钻铤转速等因素的影响,对算法进行仿真研究。结果表明:小角度倾斜的方位角动态测量精度受倾斜角和真实方位角影响,在方位角相同的情况下,倾斜角越大,测量结果的误差越大,而在倾斜角相同的情况下,方位角为90°和270°时测量误差最大,且测量误差曲线随方位角变化呈现正弦变化的特点;经过误差函数补偿后的计算结果与真实值之间的误差曲线基本不受倾斜角、方位角影响,计算精度得到显著提高。理论计算与数值仿真结果均表明该算法有效可行,能够满足自动垂直钻井系统单轴稳定平台井斜方位角动态测量的精度需求。

单轴稳定平台控制系统及其电磁干扰防护

基于限制传统惯性导航系统的转角大加速度问题,设计了一种具有横滚隔离功能的单轴稳定平台伺服控制系统,其实质是一种高精度位置伺服系统。以DSP TMS320F2812为基础,在重点介绍其硬件和软件实现的同时,对平台的电磁干扰防护设计进行了详细研究,并针对实验过程中出现的一个由编码器引发的特殊电磁干扰问题进行了研究和实验,实验结果表明经过电磁干扰防护设计,系统抗干扰能力增强,并具有跟踪能力强、响应速度快、控制精度高诸多优点。

单轴气浮平台的角动量测试系统设计

为了测量气浮平台台面上转动部件的角动量,需要测量气浮平台工作过程中诸如转速、转角以及转动惯量等物理量。为此,设计了一台单轴气浮平台的测试系统,描述了系统的整体结构和相关物理量的测量方法,介绍了系统各模块的硬件和软件设计,重点提出了气浮平台台上和台下相关性数据的时间同步方案。系统测试设备简单,具有很高的数据测量精度和相关性数据的时间同步精度。

单轴稳定平台滑模变结构伺服控制研究

单轴稳定平台能够有效地隔离载体的扰动,使安装在平台上的装置精确保持动态基准,以达到控制系统期望的姿态。针对稳定平台伺服系统中负载转矩和载体滚转角速度的变化,依据滑模变结构控制(SMC)理论,提出一种单轴稳定平台永磁同步电动机滑模变结构控制方法。仿真和实验通过对比经典的PID控制器和滑模变结构控制器,表明该控制方案比经典PID控制在负载转矩和载体滚转角速度的发生变化时动态控制性能提高20%、稳态控制性能提高50%,提高了系统响应的稳定性、鲁棒性和自适应性。

基于陀螺平台的摆式列车线路信息检测系统研究

针对各国摆式列车采用的检测模式存在的问题,提出了基于单轴陀螺平台的摆式列车倾摆控制检测方法。所用陀螺平台由一个二自由度的挠性动力调谐陀螺和一个石英挠性加速度计组成的单轴平台系统。测量时,借助安装在头车车体地板上的单轴陀螺平台和车体与二系悬挂之间的两个位移传感器建立测量的水平基准线,可测量出列车过曲线时线路的超高值和曲线的曲率值,通过简单计算便可得到摆式列车倾摆控制所需未平衡离心加速度的大小,为倾摆控制提供量的信息。此外,陀螺平台系统良好的动态响应特性,为实时判断列车进、出曲线提供了可能。试验和仿真计算表明,该检测方法能够避免对加速度传感器信号直接滤波带来的延迟,满足摆式列车倾摆控制实时性的要求。

摆式列车线路信息检测系统动态补偿

为了改善基于陀螺平台的摆式列车检测系统的动态特性,用最小二乘法及其改进算法,建立了描述陀螺平台系统动态特性的差分数学模型,并对其动态特性进行了分析.在此基础上,采用零极点匹配法设计了相应的动态补偿数字滤波器.仿真结果表明,用所设计的数字滤波器对陀螺平台系统进行动态补偿,能使超高信号的延时小于0.4 s,满足摆式列车实时倾摆控制的需要.

隔离飞行器滚转的惯性导航系统方案设计

为解决无滚控情况下飞行器大滚动角速度对惯性仪表性能影响问题,提出隔离滚转的单轴稳定平台惯性导航系统新型惯导方案。该方案将惯性测量组合安装在沿滚动方向的稳定平台上,通过伺服电机驱动单轴平台相对于箭体反旋,隔离滚动方向的大姿态角速度,为IMU提供平稳的测试环境。研究了该方案的系统总体方案,完成了单轴稳定平台控制模型分析及控制方法设计,并通过数学仿真验证了该方案的可行性。

超大惯量航天器微低重力仿真试验系统设计与实现

航天器微低重力仿真试验是模拟验证太空环境下航天器性能最有效、最经济的方法。由于空间站由多个舱段在轨组装而成,其自身的质量和惯量较大,对微低重力仿真系统的构建带来新的挑战。文中提出一种以大型超平支撑平台为基础、多体式气浮平台为刚性运动基,跨度达20 m的大惯量、低摩擦微低重力试验系统。通过对试验系统的原理介绍、关键指标分析,确定试验系统各部分的设计依据。同时对单轴气浮平台、3自由度气浮平台、桁架结构、地基等进行设计和分析,实物验证此微低重力仿真试验系统满足空间站控制系统验证需求。

滚转导弹质量矩控制方法研究

提出了一种滚转导弹的新型结构和控制方法,弹体分为前后两部分,弹体前段用一个单轴陀螺稳定平台保持滚转稳定,弹体后段可绕弹体方向自由旋转,全弹的俯仰和偏航控制由质量矩控制来实现。