一種高速旋轉(zhuǎn)平臺的視線穩(wěn)定控制方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于光電穩(wěn)定跟蹤平臺【技術(shù)領域】，具體涉及一種高速旋轉(zhuǎn)平臺的視線穩(wěn)定控制方法。其包括如下步驟：步驟一：建立坐標系，包括基座坐標系、外框坐標系、內(nèi)框坐標系；步驟二：基于步驟一建立的坐標系，建立框架動力學關系；步驟三：基于步驟二建立的動力學關系，對高速旋轉(zhuǎn)平臺進行雙穩(wěn)定環(huán)串級控制。該方法將高速旋轉(zhuǎn)平臺的視線穩(wěn)定方法分成旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定和直接視線穩(wěn)定兩類控制回路，各回路采取獨立的控制器設計，有效分離了高速旋轉(zhuǎn)對視線穩(wěn)定的影響，提高了視軸穩(wěn)定精度，克服了現(xiàn)有光電穩(wěn)定平臺在高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下穩(wěn)定精度差的缺點，解決了光電平臺，特別是凝視型紅外導引頭系統(tǒng)的高穩(wěn)定度和高精度問題。
【專利說明】一種高速旋轉(zhuǎn)平臺的視線穩(wěn)定控制方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于光電穩(wěn)定跟蹤平臺【技術(shù)領域】，具體涉及一種高速旋轉(zhuǎn)平臺的視線穩(wěn)定控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)光電穩(wěn)定平臺一般米取直接穩(wěn)定或捷聯(lián)穩(wěn)定方式,對于高速旋轉(zhuǎn)的運動載體，受慣性器件性能的影響，測量量程和測量帶寬均達不到穩(wěn)定高速旋轉(zhuǎn)平臺的要求，傳統(tǒng)穩(wěn)定平臺的控制方法不能有效隔離載體運動。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種高速旋轉(zhuǎn)平臺的視線穩(wěn)定控制方法，具體為一種旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定+視線穩(wěn)定的雙穩(wěn)定環(huán)方法，將高速旋轉(zhuǎn)平臺的視線穩(wěn)定方法分成旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定和直接視線穩(wěn)定兩類控制回路，各回路采取獨立的控制器設計，有效分離了高速旋轉(zhuǎn)對視線穩(wěn)定的影響，提高了視軸穩(wěn)定精度，克服了現(xiàn)有光電穩(wěn)定平臺在高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下穩(wěn)定精度差的缺點，解決了光電平臺，特別是凝視型紅外導引頭系統(tǒng)的高穩(wěn)定度和高精度問題。
[0004]為達到上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為:
[0005]一種高速旋轉(zhuǎn)平臺的視線穩(wěn)定控制方法，包括以下步驟:
[0006]所述高速旋轉(zhuǎn)平臺包括基座、滾轉(zhuǎn)軸固定部分、滾轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動部分、滾轉(zhuǎn)單軸速率陀螺、俯仰支架、俯仰軸固定部分、俯仰軸轉(zhuǎn)動部分、俯仰雙軸速率陀螺和俯仰包；其中基座處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，基座與滾轉(zhuǎn)軸固定部分通過機械固定連接，滾轉(zhuǎn)單軸速率陀螺通過螺釘連接固定于滾轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動部分上，俯仰支架與俯仰軸固定部分通過機械固定連接，滾轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動部分與俯仰支架通過機`械固定連接，滾轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動部分與俯仰包通過機械固定連接，俯仰雙軸速率陀螺通過螺釘連接固定于俯仰包中；
[0007]步驟一:建立坐標系，包括基座坐標系、外框坐標系、內(nèi)框坐標系；
[0008]步驟二:基于步驟一建立的坐標系，建立框架動力學關系；
[0009]步驟三:基于步驟二建立的動力學關系，對高速旋轉(zhuǎn)平臺進行雙穩(wěn)定環(huán)串級控制。
[0010]所述步驟一建立的坐標系如下:Bx，By, Bz為基座坐標系，基座滾轉(zhuǎn)運動表示為Bz軸，基座俯仰運動表示為By軸，基座偏航運動表示為Bx軸，Ox, 0y, Oz為外框坐標系，滾轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動部分滾轉(zhuǎn)運動與Bz方向一致表示為Oz軸，滾轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動部分俯仰運動表示為Oy軸，滾轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動部分偏航運動表達為Ox軸，Ix，Iy, Iz為內(nèi)框坐標系，俯仰包的視軸表示為Ix軸，俯仰包的俯仰軸運動表示為Iy軸，俯仰包的滾轉(zhuǎn)運動表示為Iz軸；滾轉(zhuǎn)單軸速率陀螺敏感Oz軸的慣性速度，俯仰雙軸速率陀螺分別敏感Iy和Iz軸的慣性速度。
[0011]所述步驟二建立的框架動力學關系如下:
[0012]
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【權(quán)利要求】
1.一種高速旋轉(zhuǎn)平臺的視線穩(wěn)定控制方法，其特征在于:該方法包括以下步驟: 所述高速旋轉(zhuǎn)平臺包括基座(1)、滾轉(zhuǎn)軸固定部分(2)、滾轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動部分(3)、滾轉(zhuǎn)單軸速率陀螺(4)、俯仰支架(5)、俯仰軸固定部分(6)、俯仰軸轉(zhuǎn)動部分(7)、俯仰雙軸速率陀螺(8)和俯仰包(9);其中基座(1)處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，基座(1)與滾轉(zhuǎn)軸固定部分(2 )通過機械固定連接，滾轉(zhuǎn)單軸速率陀螺(4)通過螺釘連接固定于滾轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動部分(3)上，俯仰支架(5)與俯仰軸固定部分(6)通過機械固定連接,滾轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動部分(3)與俯仰支架(5)通過機械固定連接，滾轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動部分(7)與俯仰包(9)通過機械固定連接，俯仰雙軸速率陀螺(8)通過螺釘連接固定于俯仰包(9)中； 步驟一:建立坐標系，包括基座坐標系、外框坐標系、內(nèi)框坐標系； 步驟二:基于步驟一建立的坐標系，建立框架動力學關系； 步驟三:基于步驟二建立的動力學關系，對高速旋轉(zhuǎn)平臺進行雙穩(wěn)定環(huán)串級控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速旋轉(zhuǎn)平臺的視線穩(wěn)定控制方法，其特征在于:所述步驟一建立的坐標系如下:Bx，By，Bz為基座坐標系，基座(1)滾轉(zhuǎn)運動(12)表示為Bz軸，基座(I)俯仰運動(11)表示為By軸，基座(1)偏航運動(10)表示為Bx軸，Ox，Oy，Oz為外框坐標系，滾轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動部分(3)滾轉(zhuǎn)運動(15)與Bz方向一致表示為Oz軸，滾轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動部分(3)俯仰運動(14)表示為Oy軸，滾轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動部分(3)偏航運動(13)表達為Ox軸，Ix，Iy，Iz為內(nèi)框坐標系，俯仰包(9 )的視軸(16 )表示為Ix軸，俯仰包(9 )的俯仰軸運動(17 )表示為Iy軸，俯仰包(9)的滾轉(zhuǎn)運動(18)表示為Iz軸；滾轉(zhuǎn)單軸速率陀螺(4)敏感Oz軸的慣性速度，俯仰雙軸速率陀螺(8)分別敏感Iy和Iz軸的慣性速度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高速旋轉(zhuǎn)平臺的視線穩(wěn)定控制方法，其特征在于:所述步驟二建立的框架動力學關系如下:
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高速旋轉(zhuǎn)平臺的視線穩(wěn)定控制方法，其特征在于:所述步驟三對高速旋轉(zhuǎn)平臺進行雙穩(wěn)定環(huán)串級控制方法具體為:給定信號和反饋信號ωΙζ的信號差是外穩(wěn)定環(huán)控制器W1 (S)的輸入，kgl為ωΙζ的反饋比例系數(shù)，由控制器W1 (S)負責除滾轉(zhuǎn)ωωζ干擾以外的干擾的控制，由反饋信號ωΒζ經(jīng)比例變換kg2輸入內(nèi)穩(wěn)定環(huán)控制器W2 (S)，控制器W2 (S)負責抑制滾轉(zhuǎn)ωΒζ干擾，控制器巧(s)和W2 (S)的輸出進入功率放大環(huán)節(jié)Iii變?yōu)榭刂屏剌敵鼋o控制對象P (s),最終完成雙環(huán)穩(wěn)定控制。
【文檔編號】G05B13/00GK103823363SQ201210468008
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2012年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月19日
【發(fā)明者】陳冬, 劉峰, 覃奮, 王鵬飛, 張玉潔 申請人:中國航天科工集團第二研究院二〇七所