论文部分内容阅读
三轴稳定云台作为机载相机的载体，是获取高质量对地影像的关键因素。三轴云台姿态测量系统如何实时地获取高精度姿态角，如何进行姿态控制是机载测绘技术的主要研究问题。本文主要研究了三轴云台传感器数据融合技术、运动加速度估计和补偿的新算法以及三轴云台控制系统。 本研究主要内容包括：⑴设计了基于UD分解的Sage-Husa自适应滤波算法。以传统Sage-Husa自适应滤波算法为基础，结合UD分解算法，提出了基于UD分解的Sage-Husa自适应滤波算法。通过对估计滤波方差矩阵P进行UD分解，降低了数值计算过程中舍入误差对滤波的影响，保证了系统的正定性；解决了传统三轴云台在姿态角测量时误差较大、反应速度较慢的问题。此外，Matlab仿真实验结果表明：在解算姿态角时，采用改进的Sage-Husa自适应滤波算法可以加快姿态角的求解速度；同时误差不会随着时间的累积而发散，保证了姿态角的精度要求。⑵设计了一种运动加速度估计和补偿新算法。加速度计测量精度易受载体运动加速度影响。对现有的运动加速度抑制算法进行了分析，并针对其他算法的不足，提出一种对运动加速度进行估计和补偿的新算法。此算法无需改动滤波器原有结构设计，几乎不需要计算量和存储空间。仿真结果表明，所提出的新算法能与各种常用的姿态融合滤波算法相配合，可以有效地消除运动加速度对姿态测量精度的影响，有助于在动态环境下提高姿态测量精度。⑶设计了基于模糊PID算法的三轴云台控制系统。根据三轴云台的系统结构，且针对传统PID控制器无法满足机载三轴云台的控制精度的问题，设计了一种基于模糊PID算法的三轴云台控制系统。设计出了针对三轴云台的模糊PID控制器，并将改进的Sage-Husa自适应滤波算法和运动加速度估计与补偿算法加入到系统控制回路中。仿真实验表明：设计的云轴平台控制系统抗干扰能力强，控制精度高，可以满足三轴云台的控制要求。