半捷联稳定平台控制器设计及空间运动仿真

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1、半捷联稳定平台控制器设计及空间运动仿真张又文信息工程学院控制工程刘桂华教授王文正研究员2018310Classifiedindex:TP273U.D.C:621SouthwestuniversityOfscienceandtechnologyMasterdegreethesisControllerDesignandSpaceMotionSimulationforSemi-strapdownStabilityPlatformCandidate:ZhangYouwenDepartment:SchoolofInformation

2、EngineeringSpeciality:ControlEngineeringSupervisor1:Pro.LiuGuihuaSupervisor2:Pro.WangWenzhengDate:Mar.10.2018西南科技大学工程硕士学位论文第IV页摘要半捷联稳定平台可以有效减小导引头体积，降低了成本，已经得到了越来越广泛的关注。本文对半捷联稳定平台的控制器设计及空间运动进行了研究，主要的研究工作如下：（1）分析了稳定平台的主要误差来源和非线性特性，建立了主要部件的数学模型。摩擦力矩、不平衡力矩、引线阻力矩、微分误差、

3、测量误差以及弹性变形、惯量变化等是平台的主要误差来源和非线性特性。建立了平台主要部件的非线性模型，进行线性化，建立适用于控制器设计的动力学模型，为下一步开展控制器设计奠定了基础。（2）开展了稳定平台控制器设计。设计了框架角速度计算所用的跟踪微分器，给出了隔离度的定义并分析其特性，给出了匹配滤波器设计方法，设计了稳定回路滞后校正网络控制器。以稳定回路为基础，设计了跟踪回路控制器。进行仿真分析，非线性模型下稳定回路隔离度为3%、跟踪回路1.7%，均满足设计要求，控制器设计合理可行。（3）研究了半捷联稳定平台空间运动模型，给出了

4、空间目标视线角速率的重构算法。定义了稳定平台空间运动的坐标系定义，推导了坐标系转换矩阵，给出了空间目标视线角速率的重构算法。对空间运动中的跟踪回路性能进行了仿真分析，平台能够精确跟踪目标，对弹体扰动隔离度约为2%，空间重构算法合理可行。（4）分析了典型攻击条件下半捷联稳定平台的性能。给出了自寻的导弹的制导系统原理，分析了比例导引律的设计方法，推导了导弹西南科技大学工程硕士学位论文第V页目标相对运动几何关系。在典型攻击条件下进行仿真，稳定平台框架角使用、目标跟踪性能等均满足设计要求。关键词：半捷联稳定平台滞后校正网络比例导引

5、律西南科技大学工程硕士学位论文第VI页AbstractThesemi-stapledstabilizationplatformcaneffectivelyreducetheseekervolumeandreducethecost.Ithasgainedmoreandmoreattention.Inthispaper,thecontrollerdesignandspacemotionofthesemi-stableplatformarestudied.Themainresearchworkisasfollows:(1)The

6、errorandnonlinearcharacteristicsofthestableplatformareanalyzed,themathematicalmodelofthemaincomponentsisestablished.Frictiontorque,unbalancemoment,leadresistancemoment,differentialerror,measurementerror,elasticdeformation,inertiachangeisthemainerrorandnon-linearch

7、aracteristicsoftheplatform.Thenonlinearmodelofthemaincomponentsisestablished,thelineardynamicmodelsuitableforthecontrollerdesignisestablished.(2)Designthestableloopcontroller.Thetrackingdifferentialisusedtocalculatetheangularvelocityoftheframe,thedefinitionoftheis

8、olationisgivenanditscharacteristicsareanalyzed.Thedesignmethodofthematchedfilterisgivenandthestableloopcorrectionnetworkcontrollerisdesigned.Basedonthes