【摘要】：多框架穩(wěn)定平臺(tái)是一種安裝在運(yùn)動(dòng)載體上的設(shè)備,該設(shè)備可以保證安裝在其上的對(duì)象在一定的空間范圍內(nèi)的方位相對(duì)保持不變。在被穩(wěn)定對(duì)象受到一定的力矩和外界干擾的時(shí)候,調(diào)節(jié)穩(wěn)定對(duì)象方位使其滿足預(yù)設(shè)要求。多框架穩(wěn)定平臺(tái)多用于跟蹤地面或者空中目標(biāo)。當(dāng)載體姿態(tài)角發(fā)生變化時(shí),穩(wěn)定跟蹤平臺(tái)可隔離載體的干擾運(yùn)動(dòng),保證跟蹤探測(cè)設(shè)備可以精確,快速的跟蹤目標(biāo)。隨著光、機(jī)、電等技術(shù)的發(fā)展,多框架穩(wěn)定平臺(tái)也得到了快速的發(fā)展,其在軍用和民用方面也越來越廣泛。軍事方面主要用于無人機(jī)、武器系統(tǒng)搭載平臺(tái)、彈箭制導(dǎo)等。民用方面主要用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、空間遙測(cè)、公安消防等領(lǐng)域。本文以某型兩軸四框架穩(wěn)定平臺(tái)為研究對(duì)象,采用從理論到實(shí)踐的方法對(duì)平臺(tái)的原理、平臺(tái)的模型、平臺(tái)控制策略、平臺(tái)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)等方面進(jìn)行了分析與研究。首先,本文對(duì)兩軸四框架穩(wěn)定平臺(tái)的原理進(jìn)行了分析,分析影響多框架穩(wěn)定平臺(tái)視軸穩(wěn)定的因素,然后根據(jù)對(duì)應(yīng)的影響因素提出了幾種視軸穩(wěn)定的方法,如整體穩(wěn)定法、光學(xué)穩(wěn)定法、電子學(xué)穩(wěn)定法、動(dòng)量穩(wěn)定法等;緊接著分析了多框架穩(wěn)定平臺(tái)的工作原理,根據(jù)坐標(biāo)穩(wěn)定關(guān)系推出兩軸四框架平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程式,同時(shí)對(duì)隔離載體擾動(dòng)原理進(jìn)行了分析。其次,本文針對(duì)兩軸四框架穩(wěn)定平臺(tái)的功能需求進(jìn)行了分析,并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的伺服控制回路。研究了兩軸四框架穩(wěn)定平臺(tái)的控制系統(tǒng)回路:速率穩(wěn)定回路、自動(dòng)跟蹤回路、位置隨動(dòng)回路,重點(diǎn)分析了多框架自動(dòng)跟蹤回路。同時(shí)對(duì)控制回路中的組成元件進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模。再次,針對(duì)兩軸四框架穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)的穩(wěn)定精度的影響因素進(jìn)行了分析,分析了速率穩(wěn)定回路的結(jié)構(gòu),提出FAKPID控制法,進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能和抗干擾性能。同時(shí)對(duì)自動(dòng)跟蹤回路和位置隨動(dòng)回路的校正環(huán)節(jié)進(jìn)行了研究,并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的控制器。最后針對(duì)兩軸四框架穩(wěn)定平臺(tái)研制了原理樣機(jī),對(duì)該原理樣機(jī)的硬件組成進(jìn)行了介紹。同時(shí)通過對(duì)四框架穩(wěn)定平臺(tái)的控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證本文所做研究的正確性。
[Abstract]:The multi-frame stabilized platform is a kind of equipment which is installed on the motion carrier. The equipment can ensure that the orientation of the object installed on the platform remains relatively unchanged in a certain space range. When the stabilized object is subjected to a certain moment and external disturbance, the orientation of the stabilized object is adjusted to meet the preset requirements. Multi-frame stabilization platforms are used to track ground or air targets. When the attitude angle of the carrier changes, the stable tracking platform can isolate the interference motion of the carrier and ensure that the tracking and detecting equipment can track the target accurately and quickly. With the development of light, machine, electricity and other technologies, multi-frame stabilization platform has been developed rapidly, and it is more and more widely used in military and civilian fields. Military is mainly used in UAV, weapon system platform, missile guidance and so on. Civil aspects are mainly used in environmental monitoring, space telemetry, public security fire protection and other fields. In this paper, a two-axis and four-frame stabilized platform is taken as the research object. The principle, model, control strategy and the realization of the platform control system are analyzed and studied by the method from theory to practice. Firstly, the principle of two-axis and four-frame stabilized platform is analyzed, and the factors that affect the stability of multi-frame stabilized platform are analyzed. Then, according to the corresponding factors, several methods of stabilizing the view axis are proposed, such as global stability method. Optical stability method, electronic stability method, momentum stability method, etc. Then, the working principle of multi-frame stabilized platform is analyzed, and the kinematics equation of two-axis and four-frame platform is deduced according to the coordinate stability relation. At the same time, the principle of isolating carrier disturbance is analyzed. Secondly, the functional requirements of two-axis four-frame stabilized platform are analyzed, and the corresponding servo control loop is designed. The control system loop of two-axis four-frame stabilized platform is studied: rate stabilization loop, automatic tracking loop and position tracking loop, and the multi-frame automatic tracking loop is analyzed emphatically. At the same time, the mathematical modeling of the components in the control loop is carried out. Thirdly, the factors affecting the stability accuracy of the two-axis four-frame stabilized platform system are analyzed, the structure of the rate stabilization loop is analyzed, and the FAKPID control method is proposed to further improve the steady-state performance and anti-interference performance of the system. At the same time, the correction links of automatic tracking loop and position servo loop are studied, and the corresponding controller is designed. Finally, a prototype is developed for the two-axis four-frame stabilization platform, and the hardware composition of the prototype is introduced. At the same time, the correctness of the research is verified by the control system experiment of the four-frame stabilized platform.
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)春理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V241

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