四轴陀螺稳定平台分区离散变结构控制策略及优化方法

为了有效提高四轴陀螺稳定平台伺服系统全姿态控制精度,针对变结构分区控制过程中台体大角度晃动问题,提出一种优化的四轴陀螺稳定平台控制回路分区离散变结构控制策略。在分析四轴平台框架系统运动学方程的基础上,给出了随动式分区离散变结构控制策略,通过分析执行机构与被控角速度之间的相关程度,对随动式分区离散变结构控制策略进行优化。为了进一步减小变换区域时的切换扰动,在随动式分区离散变结构控制基础上提出一种稳定式分区离散变结构控制方法,对变结构区域进行了整合和优化,有效避免了运动状态在不同区域之间切换造成的台体晃动。仿真结果表明,随动式分区离散变结构控制策略优化前后相比,X方向台体晃动角速度减小63.5%,Y方向台体晃动角速度减小84.5%;稳定式分区离散变结构控制策略优化前后相比,X方向台体晃动角速度减小29.0%,Y方向台体晃动角速度减小57.3%,有效减小了平台台体在变结构控制切换过程中的晃动,提高了控制精度。

平台稳定回路H_∞鲁棒控制设计

平台是一个耦合系统 ,表现在转动惯量耦合和力矩耦合。在设计稳定回路时平台模型与实际物理模型有差别 ,因此要求所设计的控制器具有鲁棒稳定性。 H∞ 控制理论是目前解决鲁棒控制问题比较成功且比较完善的理论体系 ,本文利用 H∞ 控制理论 ,研究了平台稳定回路多输入多输出 ( MIMO)控制器的设计。最后通过计算机仿真 ,验证了控制器的正确性。

基于SIMULINK的惯性平台稳定系统的建模与仿真

针对惯性平台稳定系统伺服回路的结构特点,运用SIMULNK 工具箱,对惯性平台稳定系统进行了建模、仿真与分析。在系统参数的选取满足一定的动静态性能要求的条件下,分别研究了干扰力矩和放大器饱和等因素对系统响应的影响,为INS 组合导航系统的仿真实验研究提供了稳定平台,大大降低了实验研究成本。

机载稳定平台随动回路控制优化仿真研究

研究机载平台稳定性优化控制问题,机载稳定平台主要用于隔离载机角扰动对探测装置视轴指向稳定造成的影响。四框架中的外框架组件随动于内框架组件,使探测装置视轴始终处于零位,以保证其最大的搜索视场。以某机载四框架稳定平台外俯仰位置随动回路为研究对象,根据PID控制器的外俯仰框架位置随动回路建立了数学模型,提出使用遗传算法对PID参数进行优化整定,利用MATLAB/Simulink软件对回路模型进行了仿真。结果表明,采用遗传算法优化后的PID控制器能够控制外俯仰框架更快速更平稳地随动于内俯仰框架,为机载平台稳定性能优化提供了参考。

最优控制在车载惯性平台稳定回路中的应用

在分析车载惯性平台数学模型的基础上,针对平台的扰动特性,提出了稳定伺服回路的一种改进型线性二次高斯(LQG)控制方法。该方法在反馈中加入了积分项,可以消除稳态偏差,并且依据滤波器收敛性的判据,分别利用Sage-Husa自适应滤波算法和强跟踪Kalman滤波器进行状态估计,既保证了估计精度,又具有跟踪突变状态的能力。仿真和实验表明:该方法在一定程度上降低了对系统模型误差和噪声统计特性误差的要求。

高精度伺服稳定跟踪平台数字控制器研制

以陀螺伺服稳定跟踪平台为背景 ,介绍了以DSP为处理核心的平台数字伺服运动控制器的研制 .指出惯性速率环和电机速度环的本质不同 ;提出增加电机转矩 (电流 )环用于提高电机输出转矩线性度的方法 ,从而达到提高惯性速率稳定环的控制效果 ;介绍了以CCD图像或增量式码盘测角组成系统位置闭环 ,以光纤速率陀螺作为惯性速率反馈传感器组成系统速率闭环 ,附带电流反馈组成电机转矩 (电流 )环和速度、加速度前馈装置的前馈反馈复合控制系统 .组成伺服跟踪平台系统联调后测试结果表明 ,系统具有良好的动、静态性能指标和很好的控制效果 .

陀螺惯性平台视轴稳定双速度环串级控制的研究

针对光电跟踪系统视轴稳定采用由速率陀螺构成的单速度环伺服控制的不足,本文提出采用以直流测速机为测量反馈元件构成模拟速度内环,利用陀螺的“空间测速机”功能组成数字稳定外环的双速度环串级控制结构。将速度稳定环的抗摩擦力矩干扰功能和隔离载体扰动功能分开设计实现。从系统抗干扰性、鲁棒性等方面与单环控制进行了理论分析和比较。伺服控制器分别采用有源PI校正和时间最小参数自调整PID控制算法。在四轴稳定跟踪转台上的性能测试结果达到了系统要求的稳定精度,表明该方法能明显减小载体扰动造成的误差,在一定的测量噪声和加速度敏感度范围内,能够有效地隔离载体扰动,控制性能良好。

四框架稳定跟踪平台原理样机设计与实现

为稳定并改造跟踪平台的性能,针对现有文献侧重于理论研究的问题,构建机载四框架稳定跟踪平台的原理样机。以某型号机载四框架稳定跟踪平台项目为研究对象,介绍平台的机械系统和电气控制系统,设计伺服控制回路和自动跟踪控制回路,并给出相应的控制策略。试验结果表明:该设计理论分析正确,控制系统合理。

提高光电稳定平台伺服控制刚度的方法

伺服控制是光电稳定平台的关键技术之一。提高控制刚度能够增强隔离载体扰动的效果,但同时可能导致系统不稳定。论文结合理论和试验建立了光电稳定伺服控制系统的简化数学模型,推导出系统控制刚度表达式,指出提高控制刚度的方法;利用劳斯判据求解出系统稳定的解析条件式,描述了稳定性与控制刚度之间的矛盾,并指出陀螺是矛盾关键。论文研究结论得到了仿真和试验验证,对工程实践具有参考价值。

高精度稳定平台伺服系统的自抗扰控制

提出了一种应用于高精度稳定平台伺服系统的设计方法。为满足稳定平台快速隔离扰动、稳定视轴的要求,将自抗扰控制应用于平台系统的速度环,和常规PID控制的电流环一起构成ADRC-PID控制。Simulink仿真结果表明,与传统PID控制相比,采用自抗扰控制后系统响应速度快,隔离度有较大的提高。ADRC-PID控制可满足高精度光电稳定平台的性能要求,系统具有响应速度快,隔离度好,鲁棒性强,稳定性高等特点。

光电稳定跟踪平台跟踪控制回路性能测试系统

针对光电稳定跟踪平台跟踪性能测试困难的问题,依据光电产品跟踪系统的特点,设计一套光电平台跟踪控制回路性能测试系统。该系统中将运动物体放置在平行光管或者凹面反射镜的焦面处,通过控制物体的运动规律模拟无穷远处运动目标,实现在实验室内对跟踪角速度、跟踪角加速度等指标的测试。实验表明该系统结构简单,测试准确、方便,测试效率高。

高精度稳定平台伺服控制系统设计与实现

为了准确地跟踪目标和快速地隔离外界扰动,设计了一种以DSP控制器为核心的稳定平台伺服控制系统。结合该稳定平台实际设计过程,从系统的工作原理和总体结构,主要元器件选型及控制系统软件设计、硬件设计等方面进行了详细介绍,设计了系统的位置环、稳定环控制算法。实验结果表明,该系统硬件结构简单,稳定性好,实时性强,具有良好的稳态和动态性能,能够满足稳定平台系统的性能要求。

三轴陀螺稳定平台伺服回路全姿态解耦及变增益控制方法

在载体大机动飞行背景下,要求惯性平台具备全姿态的功能。国内现有的三轴陀螺稳定平台(简称三轴平台)不具备全姿态的功能,在内框架增加了限位挡钉以限制内框架角的工作范围,主要是基于内框架角不能工作在接近于±90°的认识。为了准确描述全姿态条件下三轴平台的运动规律,指出了传统动力学推导过程中的不足之处,重新建立了三轴平台的动力学模型,基于该模型给出了非奇异的全姿态伺服回路并提出了一种新的全姿态解耦方法,包括力矩解耦和转动惯量解耦。最后,针对转动惯量在框架转动过程中非定值的问题,提出了基于H∞控制理论的变增益控制策略。仿真结果表明,变增益控制器相对定常参数控制器可显著改善三轴平台伺服回路控制的性能。

电液驱动Stewart平台模型参数辨识方法

电液驱动Stewart平台是一个多输入多输出复杂并联机构,各通道间存在严重负载交联耦合。在确定平台各通道性能参数时,按照简单的阀控缸系统进行理论计算或系统辨识,结果和实际情况相差极大,这严重影响平台控制系统的设计和系统性能的提高。为了解决上述问题,设计一种基于Levenberg-Marquardt寻优算法的六维互不相关信号激励的Stewart平台闭环辨识算法,并应用于电液驱动Stewart平台试验样机。试验结果表明该辨识算法准确地辨识出平台通道性能参数,取得较满意的辨识结果。

微小型MEMS测试标定实验仪伺服系统设计

以实验教学为使用背景设计了一台多功能微机电系统(Micro-Electro-MechanicalSystems,MEMS)测试标定平台,主要实现平台稳定控制功能和转台测试功能.针对中低精度MEMS惯性器件的测试标定需求,提出了设计的关键技术及指标,分析了陀螺伺服稳定平台原理,从坐标系变化的角度分析了干扰信号的耦合机理,同时解释了稳定平台隔离震动的工作原理.对陀螺稳定平台常用的双闭环控制原理进行建模和Simulink仿真,结果表明所设计的陀螺稳定平台伺服系统的控制策略能满足陀螺稳定平台控制需求.

惯性平台稳定回路的双闭环控制

分析了惯性平台稳定回路的结构特点,介绍了传统的单闭环PID控制及改进的双闭环控制方法,通过仿真,比较了两种控制方法产生的控制效果,从而得出双闭环控制在快速性、稳定性,尤其抗干扰性方面均优于传统的单闭环控制.

高精度稳定平台伺服控制系统仿真实现

为满足稳定平台快速隔离扰动、稳定视轴的要求,通过优化控制结构和控制算法改善系统控制性能。在速度闭环控制的基础上,引入电流内环,提高直流力矩电机的力矩控制精度;采用串联超前滞后校正装置提高系统的隔离度和稳定裕度;利用模糊控制器在线整定PID控制器参数,提高系统动态性能。Simulink仿真表明,系统在常值力矩、周期性力矩及周期性角速率干扰下隔离扰动,具有响应速度快、隔离度好、稳定性高等特点。

长期贮存平台惯导系统壳体效应变化行为模型

长期贮存条件下平台惯导系统壳体效应具有与使用状态不同的漂移特性,其漂移规律与各性能参数退化及其相互耦合特性相关,在工程应用中往往难以分析贮存条件下壳体效应稳定性水平和合理配置标定维护资源。本文通过全面分析伺服电路零位和框架轴上干扰力矩引起壳体效应漂移的原理及其漂移表达式,在此基础上深入挖掘了表达式中漂移参数的变化特性,综合给出了伺服电路零位和框架轴上干扰力矩引起壳体效应漂移的变化行为模型,并结合实际贮存环境剖面对其进行了长期漂移特性、加速特性和稳定性分析,分析表明在现有贮存条件下,伺服电路零位和框架轴上干扰力矩引起的壳体效应在X、Y和Z轴的长期漂移特性相近,与实际使用状态的响应特性不同,且无加速特性,具有较好的稳定性水平,从而为合理安排标定维护资源提供了依据。

二维观瞄仪稳定平台控制系统设计与仿真

针对二维观瞄仪稳定平台采用由速率陀螺构成的单速度环伺服控制的不足,提出了采用以直流测速机为测量反馈元件构成模拟内环,利用陀螺的"空间测速机"功能组成数字稳定外环的双速度环串级控制结构。设计并实现了速度稳定环的抗摩擦力矩干扰功能和隔离载体扰动功能。建立了系统模型并在Matlab中对控制效果进行了验证。研究结果表明,该方法能够明显减小载体扰动造成的误差,有效地隔离载体扰动,其控制性能良好。

基于PID神经元网络的稳定平台伺服控制系统设计

介绍了稳定平台传统PID三环控制原理及结构框图。针对传统PID控制器的不足之处,设计了基于PID神经元网络的稳定平台伺服控制系统。仿真结果表明PID神经元网络控制系统具有较高的响应速度、较高的稳定精度和较强的抗负载扰动能力,具有很强的鲁棒性和自适应能力。