惯性平台稳定回路控制方法的研究

来源 :中国航天第二研究院 航天科工集团第二研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:whuagnqn
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惯性导航系统具有隐蔽性好、自主性强、工作不受天气条件限制等独特的优点,在军事和民用上有着极为广泛和重要的应用。平台式惯性导航系统依靠由陀螺稳定的机械平台为导航系统和姿态稳定系统提供测量基准,而其中平台的稳定回路是事关导航精度的关键部分,它同修正回路共同作用使平台稳定跟踪当地地理坐标系。本文对平台稳定回路进行了理论分析,建立了精确的数学模型,并仿真验证了传统的单闭环PID控制方案在稳定回路控制中的可行性以及其抗干扰性能的欠缺,因此,需通过改变控制策略来改善其性能。   滑模变结构控制器的主要特点是:当系统状态穿越状态空间的不同区域时,反馈控制器的结构按照一定的规律发生变化,使得控制器对系统的内在参数变化和外在扰动等因素具有较强的鲁棒性,从而保证系统能够达到期望的性能指标要求,故可将滑模变结构控制器应用在稳定回路中。仿真结果表明其合理性和有效性。   自抗扰控制技术近年来得到了飞速的发展,它将未建模动态特性和未知外扰都归结为对象的未知扰动,用输入输出数据估计并给予补偿,从而实现了动态系统的动态反馈线性化,具有很强的适应性和鲁棒性。基于此设计了适合于稳定回路的自抗扰控制器,并仿真证明了其较好的控制性能。   针对传统PID控制器不能有效跟踪控制系统参数变化过程这一弱点,利用神经网络具有自学习、自组织的优势,设计了具有自校正能力的单神经元PID控制器。这种自校正控制器不但结构简单,且能适应环境变化,具有较强的鲁棒性,取得了较好的效果。   借鉴在直流力矩电机伺服回路的工程设计中普遍采用的最有效的控制方案:以速度环作为控制内环,加上位置环作为控制外环的双闭环控制。这种双闭环控制结构已在无数的实际应用中被证明是有效的。设计了稳定回路的双闭环控制,仿真表明此控制方法克服了单闭环系统在抗干扰能力上的欠缺,并提出了速度获取的具体方法。   对这几种控制策略在稳定回路中应用的效果进行了综合比较,可以得出其各自的优缺点,为稳定回路的改进提供了理论参考。
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