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捷联稳定吊舱控制系统设计

作　者: 于晓涛
导　师: 曾庆双；王舰
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 捷联稳定吊舱稳定回路摩擦力矩自适应补偿陀螺滤波
分类号: V241.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 115次
引　用: 1次
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内容摘要

吊舱的工作环境异常恶劣,诸如载机姿态的变化、高频振动以及飞行中的风阻力矩等因素都会造成视轴指向的不稳定,从而对吊舱中清晰成像产生不良影响。为了克服这些影响,需要在吊舱控制系统中设计一个惯性稳定回路,隔离载体的扰动,使视轴稳定在固定的惯性空间方向。传统的稳定方案采用直接陀螺稳定,但对于体积较小的系统,由于其受到严格的限制,直接陀螺稳定方案不再适用。本文针对这种情况研究了捷联稳定方案在吊舱视轴稳定问题中的应用。本文首先概述国内外捷联稳定平台的发展现状,通过对现有平台机构和控制策略的分析,总结了捷联稳定研究领域的几大难点,从而为本文的研究提供了依据;然后根据捷联稳定吊舱系统的结构特点,建立了两自由度稳定平台的运动学和动力学模型,通过仿真定量分析了平台框架之间、平台框架与载体之间的耦合关系,并证明了捷联稳定方案的可行性。在捷联稳定吊舱系统研究中,本文首先介绍了捷联稳定系统的原理,然后建立了捷联稳定回路模型,进而提出了角速度补偿算法和角位置补偿算法两种捷联算法。通过仿真分析比较了两种捷联算法分别在理想情况下和存在陀螺测量噪声的情况下的稳定效果,同时验证了陀螺测量噪声对视轴稳定的影响,进而说明陀螺滤波的必要性。最后,针对摩擦力矩的不确定性和外界干扰的可变性,将基于库仑摩擦模型的自适应补偿用于捷联稳定吊舱控制系统中,并进行了仿真,仿真结果表明加入基于库仑摩擦模型的自适应补偿后的系统较原系统性能有了明显的提高。同时,针对陀螺测量噪声,采用了小波变换阈值滤波、滑动滤波和Kalman滤波三种滤波方法,通过仿真对三种滤波方法的滤波效果进行了分析和对比。

捷联稳定吊舱控制系统设计

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