三轴跟瞄平台随动控制系统研究

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1、分类号UDC密级编号D21硕士学位论文三轴跟瞄平台随动控制系统研究Researchofthreeaxistracking-pointingplatformservocontrolsystem学位申请人：李燕凡指导教师：刘姗中教授一级学科：控制科学与工程二级学科：控制理论与控制工程学位类别：工学硕士2015年05月独创性声明本人声明，所呈交的论文是我个人在导师指导下完成的研究工作及取得的研究成果。据我所知，文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得河南科技大

2、学或其它教育机构的其他学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：摘要摘要机载光电跟瞄平台是利用光电传感器对地面或者空中目标进行搜索、识别、定位与跟踪的机载目标探测设备。平台的工作环境复杂、干扰严重，环架之间存在着较强的耦合关系，光电传感器和视频跟踪器引起的大滞后也会造成很大的动态误差和降低系统的稳定性。光电跟瞄平台是惯性导航和制导的关键部分，其稳定性与控制精度对整个精确制导系统有很大的影响，因此对光电跟瞄平台控制系统的研究

3、具有重要的现实意义和理论指导作用。因此光电跟瞄平台控制性能的改善需要从提高稳定控制的鲁棒性、抗干扰能力和跟踪精度等几方面进行研究。论文分析了光电跟瞄平台三轴环架的结构、工作原理及环架间的动力学关系，首先在考虑耦合更接近与实际对象的情况下，推导列写动力学方程，建立三轴环架精确的数学模型，并对含有非线性项复杂的精确模型进行了简化和变形，得到适用于控制器设计的数学模型。其次在不考虑耦合情况下建立各个模块的数学模型，最后列写对应的状态空间方程，得到环架的数学模型。对稳定回路设计了基于LMI的状态反馈H稳定控制器

4、及多输入系统极点配置控制器，分别建立跟瞄平台稳定控制系统，并对其控制效果进行对比研究。仿真结果表明，二者皆能实现对光电跟瞄平台的稳定控制，都具有鲁棒性能。相较于多输入极点配置的复杂性，状态反馈H控制器的设计更简单，超调更小且达到稳定的时间短，具有较高的稳定精度和响应速度，控制性能明显较高。对跟踪回路设计变论域模糊PID控制器，并选择合理的伸缩因子、，设计了耦合情况和不耦合情况下的变论域模糊PID跟踪控制器，并与一般的模糊PID进行对比，并在此基础上加入前馈进行改进。仿真研究表明，较模糊PID跟踪

5、控制器，加入变论域思想和前馈控制后，系统的抗干扰能力增强，进入稳态时间大大缩短，超调量减小，控制性能得到了提高。综上所述，稳定回路采用状态反馈H稳定控制，跟踪回路采用变论域模糊PID控制器并加入前馈改进，并对光电跟瞄平台闭环性能进行仿真研究，取得了满意的控制效果。关键词：光电跟瞄平台；状态反馈H控制；极点配置算法；模糊PID控制；变论域论文类型：应用基础研究选题来源：河南省教育厅自然科学研究项目(12A120004)1ABSTRACTABSTRACTAirborneelectro-opticaltr

6、ackingandpointingplatformisanairbornetargetdetectionequipmentthatusethephotoelectricsensortosearch、identifyandlocatefortargetswhetheronthegroundorintheair.Photoelectrictracking&pointingplatformasakeypartoftheinertialnavigationandguidancesystem,itsstabili

7、tyandcontrolprecisionhasagreatinfluenceontheprecisionofthewholesystem.Ontheonehand,photoelectrictrackingandpointingsystemrequiresaccuratestableinstitutions;Ontheotherhand,italsorequiresthetrackingsystemwithhighprecision,sotheresearchonphotoelectrictracki

8、ng-pointingplatformhasimportantpracticalsignificanceandtheoreticalguidance.Becausethecomplexworkingenvironment,seriousinterferenceandstrongcouplingrelationshipexistsamongtheringframe,moreover,photoelectricsensorandthedelay