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两轴稳定平台广泛应用于机载、舰载、车载武器军事领域及公安、消防和环境监控等民用领域,具有保证运动载体上光电设备视轴稳定并精确跟踪目标的功能,当载体运动频率较高时,扰动力矩影响较大,对控制系统提出较高的要求。本文针对两轴稳定平台运动建模问题、输入信号未知情况下控制系统的跟踪控制问题、系统主回路带宽较窄时的抑制扰动问题、两轴稳定平台视轴稳定控制和机动目标跟踪控制问题进行研究。 首先,根据直接稳定方式和捷联稳定方式不同的工作方式,选择不同的“物理参考系”建立单轴稳定平台运动的矢量方程,然后分解到相应数学坐标系建立单轴稳定平台的动力学和运动学方程,进一步得出视线运动方程和两轴稳定平台稳定回路的数学模型并阐述两轴稳定平台稳定原理。 其次,提出对输入信号进行多重跟踪来改善系统的响应特性。采用多个标称对象模型、系统输入和标称对象输出构成多个标称回路,并将标称对象的控制量组合发给实际对象。对二重控制系统输入输出关系、稳定性条件、理想情况下系统的特点、型别以及含有饱和特性时系统的稳定性进行分析并推广到多重跟踪控制,可提高输入信号未知情况下系统的稳态跟踪精度。 然后,提出对扰动进行多重抑制来改善系统的反馈特性,在系统主回路带宽较窄时将多重抑制扰动回路作为内回路来提高系统的抑制扰动能力。给出反馈型抑制扰动回路、多重抑制扰动回路和基于输出观测器的多重抑制扰动回路结构,对它们的输入输出关系、鲁棒稳定性条件、抑制扰动能力进行分析。用于两轴稳定平台的视轴稳定控制,可提高其在机械谐振限制条件下的视轴稳定性能。 最后,将多重跟踪控制方法与多重抑制扰动方法结合,提出多重控制方法,并采用多重控制方法对两轴稳定平台的控制系统进行设计与分析。在加入跟踪探测器延迟与噪声、机械谐振、执行机构饱和的情况下对进行仿真验算,并与传统PI控制方法进行比较,验证本文所提多重控制方法的有效性,最后通过伺服系统实验验证仿真结果的有效性。