機載兩維位置穩(wěn)定平臺控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn).pdf

1、關(guān)于機載穩(wěn)定平臺的研究近年來在國內(nèi)外發(fā)展迅速，主要應用于飛行器和艦船上的前/下/側(cè)視目標探測系統(tǒng)、導彈與動能武器的精確導引系統(tǒng)等。穩(wěn)定跟蹤平臺的主要功能是在精確跟蹤目標的同時消除載體擾動的影響，以保證對目標的穩(wěn)定準確跟蹤。當平臺的機械機構(gòu)和硬件系統(tǒng)確定后，伺服控制系統(tǒng)的優(yōu)劣直接決定了穩(wěn)定平臺的性能，因此穩(wěn)定與跟蹤控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)成為機載穩(wěn)定平臺的核心關(guān)鍵技術(shù)。本文以機載二維位置穩(wěn)定平臺為研究對象，對平臺的穩(wěn)定機理和控制系統(tǒng)模型進行分

2、析，將干擾觀測器引入穩(wěn)定平臺控制系統(tǒng)，并設計了基于FPGA的嵌入式硬件系統(tǒng)實現(xiàn)方案。
　　論文圍繞機載天線穩(wěn)定平臺的跟蹤伺服控制系統(tǒng)，主要進行了以下幾方面研究工作。
　　1.介紹了兩維位置穩(wěn)定平臺的結(jié)構(gòu)和工作原理，建立了載機和各框架轉(zhuǎn)動系統(tǒng)參考系，推導出了穩(wěn)定平臺運動學模型，分析了載體角速度對天線指向的影響，并給出了速率穩(wěn)定時方位框架、俯仰框架的轉(zhuǎn)動補償角速率，為后續(xù)天線穩(wěn)定控制系統(tǒng)設計與分析奠定了基礎。根據(jù)地面、載機、天線

3、之間的坐標系變換關(guān)系，推導出了當空間目標位置發(fā)生變化時天線穩(wěn)定平臺的方位跟蹤指令角和俯仰跟蹤指令角。對平臺各軸控制系統(tǒng)進行建模，分析了影響平臺穩(wěn)定精度的因素，對天線穩(wěn)定平臺的性能要求進行了論述。
　　2.由于速度穩(wěn)定回路作為伺服系統(tǒng)的內(nèi)回路，是實現(xiàn)高精度穩(wěn)定和跟蹤的基礎，因此對速度穩(wěn)定回路的輸入輸出關(guān)系進行了分析，指出了載機擾動和外力矩干擾是影響平臺穩(wěn)定精度的重要因素。從平臺控制系統(tǒng)整體對平臺的隔離度進行了研究，明確了速度環(huán)和位置

4、環(huán)的功能。提出了基于干擾觀測器的速度穩(wěn)定回路控制方法，來抑制外界干擾對穩(wěn)定精度的影響。分析了干擾觀測器的原理，對低通濾波器的設計進行了討論。在單速度環(huán)控制系統(tǒng)中引入干擾觀測器并進行了仿真實驗，實驗結(jié)果表明干擾觀測器可以有效地抑制摩擦等干擾力矩和載機擾動的影響。針對位置跟蹤回路中PID等反饋控制器的性能受限于目標識別的時間和精度的問題，提出了引入前饋的PID控制器，并通過仿真分析證明該方法能夠有效的提高跟蹤精度。
　　3.以SX95