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三轴陀螺稳定平台伺服回路全姿态解耦及变增益控制方法

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飞控与探测 2020年第3期3卷 8-15页

作者：魏宗康徐白描北京航天控制仪器研究所北京100854

在载体大机动飞行背景下,要求惯性平台具备全姿态的功能。国内现有的三轴陀螺稳定平台(简称三轴平台)不具备全姿态的功能,在内框架增加了限位挡钉以限制内框架角的工作范围,主要是基于内框架角不能工作在接近于±90°的认识。为了准确... 详细信息

在载体大机动飞行背景下,要求惯性平台具备全姿态的功能。国内现有的三轴陀螺稳定平台(简称三轴平台)不具备全姿态的功能,在内框架增加了限位挡钉以限制内框架角的工作范围,主要是基于内框架角不能工作在接近于±90°的认识。为了准确描述全姿态条件下三轴平台的运动规律,指出了传统动力学推导过程中的不足之处,重新建立了三轴平台的动力学模型,基于该模型给出了非奇异的全姿态伺服回路并提出了一种新的全姿态解耦方法,包括力矩解耦和转动惯量解耦。最后,针对转动惯量在框架转动过程中非定值的问题,提出了基于H∞控制理论的变增益控制策略。仿真结果表明,变增益控制器相对定常参数控制器可显著改善三轴平台伺服回路控制的性能。

关键词：三轴陀螺稳定平台动力学模型伺服回路解耦变增益控制

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三轴陀螺稳定平台的惯量耦合问题研究

航空精密制造技术 2007年第6期43卷 17-18,9页

作者：董期林西安应用光学研究所西安710065

分析了三轴陀螺稳定平台的惯量耦合规律,给出了转动惯量耦合方程,并进行仿真计算与分析,从而为陀螺稳定平台的进一步研究工作打下了基础。

关键词：三轴陀螺稳定平台转动惯量耦合作用

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三轴陀螺稳定平台快速标定方法研究

三轴陀螺稳定平台快速标定方法研究

中国惯性技术学会2010年科技工作者研讨会

作者：马芳韦玮北京航天控制仪器研究所

为了实现某型惯性导航三轴陀螺稳定平台装箭发射状态下的快速标定,本文提出利用平台自身结构特点和稳定性,实现平台在装箭发射状态下的自动转动、锁定和快速标定的方法。阐述方法原理和计算公式;并通过新老方法试验数据比对分析,验证了... 详细信息

为了实现某型惯性导航三轴陀螺稳定平台装箭发射状态下的快速标定,本文提出利用平台自身结构特点和稳定性,实现平台在装箭发射状态下的自动转动、锁定和快速标定的方法。阐述方法原理和计算公式;并通过新老方法试验数据比对分析,验证了快速标定方法的可行性,数据比对结果表明该方法可获得较高精度的仪表误差系数,适合火箭实际使用。

关键词：三轴陀螺稳定平台快速标定误差模型

来源： cnki会议评论

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低空遥感小型三轴陀螺稳定平台的设计与实现

测绘科学技术学报 2012年第4期29卷 276-280,284页

作者：张强吴云东张超信息工程大学测绘学院河南郑州450052 信息工程大学训练部河南郑州450001 集美大学理学院福建厦门361021

按照测绘领域专用、性价匹配的思想,设计并实现了一套低成本的低空遥感小型三轴陀螺稳定平台。该系统以自主设计的三轴铝制云台为平台,以微电子机械三轴角速率陀螺、线加速度计和磁阻传感器为基础,配置ARM CortexTM-M3 32位核心微处理器... 详细信息

按照测绘领域专用、性价匹配的思想,设计并实现了一套低成本的低空遥感小型三轴陀螺稳定平台。该系统以自主设计的三轴铝制云台为平台,以微电子机械三轴角速率陀螺、线加速度计和磁阻传感器为基础,配置ARM CortexTM-M3 32位核心微处理器,以数字钛合金舵机为驱动输出,具有体积小、精度高、成本低、自主稳定与罗差自检校等特点。实验表明,稳定平台的航向角测量精度可达1°,俯仰角和横滚角可达0.1°,机械控制精度优于0.1°,驱动响应时间小于20ms,可以满足小区域大比例尺地形图立体测绘对稳定平台的要求。

关键词：无人机低空遥感三轴陀螺稳定平台模糊PID控制微电子机械系统

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大承载三轴陀螺稳定平台系统研究

大承载三轴陀螺稳定平台系统研究

作者：郭春轩华中科技大学

学位级别：硕士

三轴陀螺稳定平台主要用于隔离载体角运动对上部设备影响,实现设备在惯性空间内稳定,其在火炮稳定、舰载雷达天线、航空摄影、机器人控制等军事领域和工业系统中都有广泛应用。但是,由于不同领域应用环境的差异,能够适应航空重力梯度测... 详细信息

三轴陀螺稳定平台主要用于隔离载体角运动对上部设备影响,实现设备在惯性空间内稳定,其在火炮稳定、舰载雷达天线、航空摄影、机器人控制等军事领域和工业系统中都有广泛应用。但是,由于不同领域应用环境的差异,能够适应航空重力梯度测量环境的稳定平台是重力梯度测量系统的一项关键技术。本文旨在研发满足在研机载航空重力梯度测量系统需求的三轴陀螺稳定平台。本文从航空重力梯度测量系统对稳定平台的需求出发,针对负载质量60kg,指向精度0.5o的大承载三轴陀螺稳定平台技术进行研究。在对三轴陀螺稳定平台进行原理建模分析的基础上,通过分析载体扰动对平台的耦合及隔离过程,确定稳定补偿条件下陀螺仪的最优布置方式;采用经验设计与有限元分析相结合的方法进行了机械结构设计,在对力矩电机、陀螺仪、光电编码器等元器件需求分析的基础上确定了元器件型号,最终完成平台虚拟工程样机设计;根据设计目标,搭建起平台工程样机,并在搭建起的工程样机上进行稳定平台单通道四闭环(电流环、速度环、稳定环、位置环)反馈控制功能验证测试。根据工程样机单通道测试结果,三轴的稳态跟踪误差均优于0.00±0.01°,指向稳定性优于0.001°/√Hz@1Hz,其中:方位框稳定性能最佳,跟踪误差达到0.000±0.003°,指向稳定性优于0.0001°/√Hz@1Hz;横滚框次之。测试结果表明,所设计稳定平台样机已实现四闭环单通道稳定功能,为下一步三轴稳定功能的实现奠定了基础。

关键词：三轴陀螺稳定平台耦合隔离稳定补偿条件平台设计

姿态变化对推扫式相机成像质量影响分析与补偿方法研究

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姿态变化对推扫式相机成像质量影响分析与补偿方法研究

作者：刘立国中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）

学位级别：硕士

载机姿态变化是影响推扫式航空相机成像质量的主要因素之一。航空相机在拍照周期内，载机会产生偏流、俯仰、横滚姿态变化，引起航空相机产生偏流、俯仰、横滚像移。为提高航空相机的成像质量，必须分析载机的姿态变化对航空相机成像质... 详细信息

载机姿态变化是影响推扫式航空相机成像质量的主要因素之一。航空相机在拍照周期内，载机会产生偏流、俯仰、横滚姿态变化，引起航空相机产生偏流、俯仰、横滚像移。为提高航空相机的成像质量，必须分析载机的姿态变化对航空相机成像质量的影响，研究补偿方法消除因载机姿态变化引起的航空相机的像移。本文利用坐标变换的方法建立像移计算模型，推导出由于载机姿态变化引起的推扫式航空相机偏流、俯仰、横滚像移公式，分析像移对航空相机成像质量的影响，分析计算表明，必须采取像移补偿措施进行像移补偿。本文提出采用三轴陀螺稳定平台补偿推扫式航空相机的偏流、俯仰、横滚像移的方案，分析其补偿原理并设计了一种高精度三轴陀螺稳定平台，详细介绍了偏流轴、横滚轴的设计方法，并对反馈传感器的反馈误差进行了分析，计算出三轴陀螺稳定平台的零位偏差。采用坐标变换方法分析三轴陀螺稳定平台补偿载机姿态变化后的像移残差理论值，并以37种典型情况为例进行分析，分析结果满足使用要求。对三轴陀螺稳定平台的位置补偿精度和速度补偿精度进行了试验室测试，通过输入不同幅值、不同频率的位置和速度信号测试三轴陀螺稳定平台的补偿误差，测试结果表明，三轴陀螺稳定平台满足使用需求。为验证三轴陀螺稳定平台的实际补偿精度，对推扫式航空相机进行多次校飞试验，应用三轴陀螺稳定平台补偿像移时图像分辨率较没有应用三轴陀螺稳定平台时提高10lp/mm。

关键词：姿态变化像移像移残差坐标变换方法三轴陀螺稳定平台

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平台稳定回路H_∞鲁棒控制设计

中国惯性技术学报 2001年第3期9卷 1-8页

作者：魏宗康徐强夏刚杨雨北京控制仪器研究所北京100854

平台是一个耦合系统 ,表现在转动惯量耦合和力矩耦合。在设计稳定回路时平台模型与实际物理模型有差别 ,因此要求所设计的控制器具有鲁棒稳定性。 H∞ 控制理论是目前解决鲁棒控制问题比较成功且比较完善的理论体系 ,本文利用 H∞ 控制... 详细信息

平台是一个耦合系统 ,表现在转动惯量耦合和力矩耦合。在设计稳定回路时平台模型与实际物理模型有差别 ,因此要求所设计的控制器具有鲁棒稳定性。 H∞ 控制理论是目前解决鲁棒控制问题比较成功且比较完善的理论体系 ,本文利用 H∞ 控制理论 ,研究了平台稳定回路多输入多输出 ( MIMO)控制器的设计。最后通过计算机仿真 ,验证了控制器的正确性。

关键词：平台稳定回路动力学方程 H∞鲁棒控制设计耦合系统平台模型计算机仿真三轴陀螺稳定平台单变量系统解耦

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在声场中陀螺稳定的某些问题

导航与控制 2003年第1期10卷 14-18页

作者：袁海俊范奎武