本文關(guān)鍵詞：三軸跟瞄平臺隨動控制系統(tǒng)研究

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【摘要】：機(jī)載光電跟瞄平臺是利用光電傳感器對地面或者空中目標(biāo)進(jìn)行搜索、識別、定位與跟蹤的機(jī)載目標(biāo)探測設(shè)備。平臺的工作環(huán)境復(fù)雜、干擾嚴(yán)重,環(huán)架之間存在著較強(qiáng)的耦合關(guān)系,光電傳感器和視頻跟蹤器引起的大滯后也會造成很大的動態(tài)誤差和降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性。光電跟瞄平臺是慣性導(dǎo)航和制導(dǎo)的關(guān)鍵部分,其穩(wěn)定性與控制精度對整個精確制導(dǎo)系統(tǒng)有很大的影響,因此對光電跟瞄平臺控制系統(tǒng)的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和理論指導(dǎo)作用。因此光電跟瞄平臺控制性能的改善需要從提高穩(wěn)定控制的魯棒性、抗干擾能力和跟蹤精度等幾方面進(jìn)行研究。論文分析了光電跟瞄平臺三軸環(huán)架的結(jié)構(gòu)、工作原理及環(huán)架間的動力學(xué)關(guān)系,首先在考慮耦合更接近與實(shí)際對象的情況下,推導(dǎo)列寫動力學(xué)方程,建立三軸環(huán)架精確的數(shù)學(xué)模型,并對含有非線性項(xiàng)復(fù)雜的精確模型進(jìn)行了簡化和變形,得到適用于控制器設(shè)計的數(shù)學(xué)模型。其次在不考慮耦合情況下建立各個模塊的數(shù)學(xué)模型,最后列寫對應(yīng)的狀態(tài)空間方程,得到環(huán)架的數(shù)學(xué)模型。對穩(wěn)定回路設(shè)計了基于LMI的狀態(tài)反饋H?穩(wěn)定控制器及多輸入系統(tǒng)極點(diǎn)配置控制器,分別建立跟瞄平臺穩(wěn)定控制系統(tǒng),并對其控制效果進(jìn)行對比研究。仿真結(jié)果表明,二者皆能實(shí)現(xiàn)對光電跟瞄平臺的穩(wěn)定控制,都具有魯棒性能。相較于多輸入極點(diǎn)配置的復(fù)雜性,狀態(tài)反饋H?控制器的設(shè)計更簡單,超調(diào)更小且達(dá)到穩(wěn)定的時間短,具有較高的穩(wěn)定精度和響應(yīng)速度,控制性能明顯較高。對跟蹤回路設(shè)計變論域模糊PID控制器,并選擇合理的伸縮因子?、?,設(shè)計了耦合情況和不耦合情況下的變論域模糊PID跟蹤控制器,并與一般的模糊PID進(jìn)行對比,并在此基礎(chǔ)上加入前饋進(jìn)行改進(jìn)。仿真研究表明,較模糊PID跟蹤控制器,加入變論域思想和前饋控制后,系統(tǒng)的抗干擾能力增強(qiáng),進(jìn)入穩(wěn)態(tài)時間大大縮短,超調(diào)量減小,控制性能得到了提高。綜上所述,穩(wěn)定回路采用狀態(tài)反饋H?穩(wěn)定控制,跟蹤回路采用變論域模糊PID控制器并加入前饋改進(jìn),并對光電跟瞄平臺閉環(huán)性能進(jìn)行仿真研究,取得了滿意的控制效果。
【關(guān)鍵詞】：光電跟瞄平臺 狀態(tài)反饋H?控制 極點(diǎn)配置算法 模糊PID控制 變論域
【學(xué)位授予單位】：河南科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V241;TJ5
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第1章 緒論9-20
• 1.1 課題背景9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-14
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 光電跟瞄系統(tǒng)的原理、特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)組成14-18
• 1.3.1 光電跟瞄平臺的基本原理及特點(diǎn)14-16
• 1.3.2 光電跟瞄平臺的結(jié)構(gòu)組成16-18
• 1.4 主要研究內(nèi)容18-20
• 第2章 光電跟瞄平臺建模與分析20-31
• 2.1 光電跟瞄平臺結(jié)構(gòu)20-21
• 2.1.1 引言20
• 2.1.2 光電跟瞄平臺的框架20-21
• 2.1.3 光電跟瞄平臺的控制要求21
• 2.2 考慮耦合下光電跟瞄平臺的建模21-25
• 2.2.1 建立坐標(biāo)系21-22
• 2.2.2 三軸環(huán)架動力學(xué)方程的建立22
• 2.2.3 環(huán)架動力方程的建立22-25
• 2.3 不考慮耦合下光電跟瞄平臺的建模25-29
• 2.3.1 平臺框架25-26
• 2.3.2 直流力矩電機(jī)26-28
• 2.3.3 位置方式陀螺儀28
• 2.3.4 功率放大器28-29
• 2.3.5 視頻圖像跟蹤器29
• 2.4 系統(tǒng)模型29-30
• 2.5 本章小結(jié)30-31
• 第3章 穩(wěn)定回路控制器設(shè)計31-51
• 3.1 H_∞?控制理論介紹31-34
• 3.1.1 狀態(tài)反饋H_∞?控制32-34
• 3.2 穩(wěn)定回路狀態(tài)反饋H_∞?控制器設(shè)計34-36
• 3.3 控制系統(tǒng)狀態(tài)能觀測性結(jié)構(gòu)分解36-39
• 3.3.1 能觀測性結(jié)構(gòu)分解的介紹36
• 3.3.2 能觀測性結(jié)構(gòu)分解的方法36-37
• 3.3.3 對光電跟瞄系統(tǒng)進(jìn)行能觀測性結(jié)構(gòu)分解37-39
• 3.4 H_∞?濾波器的設(shè)計39-44
• 3.4.1 狀態(tài)觀測器的介紹39-40
• 3.4.2 濾波器的介紹及選擇依據(jù)40-41
• 3.4.3 H_∞?濾波器的設(shè)計方法41-42
• 3.4.4 仿真分析42-44
• 3.5 極點(diǎn)配置算法設(shè)計穩(wěn)定控制器44-47
• 3.5.1 極點(diǎn)配置算法介紹44
• 3.5.2 極點(diǎn)配置算法實(shí)現(xiàn)44-46
• 3.5.3 兩種穩(wěn)定控制器的仿真對比46-47
• 3.6 不考慮耦合下穩(wěn)定控制器的設(shè)計47-50
• 3.6.1 方位環(huán)狀態(tài)反饋H?穩(wěn)定控制器設(shè)計48-49
• 3.6.2 俯仰環(huán)狀態(tài)反饋H?穩(wěn)定控制器設(shè)計49
• 3.6.3 橫滾環(huán)狀態(tài)反饋H?穩(wěn)定控制器設(shè)計49-50
• 3.7 本章小結(jié)50-51
• 第4章 跟蹤回路變論域模糊PID控制器設(shè)計51-74
• 4.1 模糊控制器51-52
• 4.2 變論域模糊控制思想52-53
• 4.2.1 伸縮因子的定義及選取52-53
• 4.3 變論域模糊PID控制器53-55
• 4.3.1 模糊規(guī)則54-55
• 4.4 變論域模糊PID控制器的設(shè)計55-57
• 4.4.1 相關(guān)模塊參數(shù)的設(shè)計與制定55-57
• 4.5 不考慮耦合下變論域模糊PID控制器研究57-65
• 4.5.1 方位環(huán)變論域模糊PID控制仿真研究57-60
• 4.5.2 俯仰環(huán)變論域模糊PID控制仿真研究60-62
• 4.5.3 橫滾環(huán)變論域模糊PID控制仿真研究62-65
• 4.6 耦合下變論域模糊PID控制器設(shè)計65-72
• 4.6.1 變論域模糊PID控制仿真研究66-72
• 4.7 本章小結(jié)72-74
• 第5章 結(jié)論與展望74-76
• 參考文獻(xiàn)76-80
• 致謝80-81
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果81

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

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1 李慶;航空光電吊艙陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2007年

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本文編號：1135809