两自由度稳定平台的控制策略分析

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1、中文摘要摘要稳定平台是一种能够使被稳定对象相对某惯性空间保持方位不变，或者在控制指令作用下，按给定规律调节被稳定对象位置方位的装置。其性能的优劣直接关系到仿真和测试实验的可靠性和置信度，是保证机载、舰载、车载等型号产品和武器系统的精度和性能的基础。而且，作为一类复杂的精密机电设备，其控制系统是一种具有高频响、超低速、宽调速、高精度等特点的精密伺服系统，所以稳定平台控制系统性能的提高直接关系到平台的整体水平。本文首先针对两轴稳定平台的结构，采用一种通用的、系统的向量和旋转矩阵的表达算法，对稳定平台运动学进行描述，并且对陀螺仪的两种不同安放位置分别进行运动学正解和逆

2、解分析。运用牛顿一欧拉方程推导两轴稳定平台转动惯量方程和动力学方程，得出两轴稳定平台控制对象的数学模型。利用逆系统理论对数学模型的可解耦性进行证明，并采用状态反馈和动态补偿的方法，将数学模型转化为两个单输入单输出线性系统，实现对转台模型的解耦。本文最后一章应用快速控制原型的软件开发模式开发两轴稳定平台的控制系统。利用陀螺仪测量上平台或下平台的位姿，基于运动学分析将位姿信号转换为伺服电机的位置驱动指令，实现上平台相对于陀螺仪惯性空间的稳定。试验结果验证理论分析正确性。关键词：稳定平台；伺服控制系统；运动学；动力学；快速控制原型英文摘要ABSTRACTTurntab

3、lesarethedeviceswhichcanenablethestabilityofthetargettomaintainthesamepositionaccordingtoacertaininertialspace，orundercontrolorders，adjustthelocationofthetargetinaccordancewitllthegivenrules．Theperformanceoftheturntablesdirectlyimpactthereliabilityandfidelityofthesimulationandmeasure

4、menttest,andisthefoundationtoguaranteetheprecisionandperformanceoftheaeronauticandastronauticproductsandweaponsystems．Therefore，asakindofcomplexandprecisionelectro—mechanicalequipment，turntables’controlsystemishigh-frequencyresponse，ultra-low-speed，widespeedrangeandhigh—precision．Sot

5、heperformancesoftheturntables’controlsystemhavegreatsignificancetothedevelopmentofturntables．Firstly，kinematicsequationsarepresentedaccordingtothestructureofthetwodegree-of-freedomturntables，usingageneric，systemrotationmatrixofthevectorandtheexpressionofalgorithms．Theforwardandinvers

6、ekinematicssolutionsarepresentedaccordingtotwodifferentpositionsofthecross—bow’Splacement．InertiaequationsanddynamicsequationsarepresentedbyNewton-Eulerequationsandtorqueequationsofthemotorcontrolledarepresented．Mathematicmodelisgivenforthetable．Usinglineartheory，themodelistransforme

7、dintotwosingle-inputandsingle—outputlinearsystemsandequivalenttransferfunction．Sothecoupledsystemisuncoupled．Lastly，theRapidControlPrototypeisappliedtothecontrolsystemofthetwodegree-of-freedomturntables．Thepositionsoftumtablesarecollectedbycrossbowandthentransferredtoposition-drive-c

8、ommandsbykin