艦船在海面上航行時,會受到海浪、海風(fēng)、洋流等各種海洋擾動的作用,從而引起載體產(chǎn)生搖擺、振動,導(dǎo)致載體上的光學(xué)精密儀器、武器瞄準系統(tǒng)、艦載雷達和通訊系統(tǒng)由于載體的姿態(tài)擾動無法正常工作使用。隨著我國海軍軍事力量的現(xiàn)代化建設(shè)發(fā)展,水面武器裝備的研究越來越重要。因此,水面武器裝備急需解決的一個問題就是如何克服載體的搖擺、風(fēng)阻力矩及振動等干擾影響。穩(wěn)定平臺是指能夠使被穩(wěn)定對象在外部干擾作用下相對慣性空間保持方位不變,或在指令力矩作用下能按給定規(guī)律相對慣性空間轉(zhuǎn)動的裝置。本文設(shè)計了一種用于艦船的串并聯(lián)式穩(wěn)定平臺,并以此為研究對象,進行了深入的理論分析和實驗研究.串并聯(lián)式穩(wěn)定平臺由上下兩層組成,下臺體為并聯(lián)式穩(wěn)定平臺,用來克服載體的姿態(tài)擾動;上臺體為串聯(lián)式跟蹤平臺,用來實現(xiàn)目標的實時跟蹤。論文在研制一套新型串并聯(lián)式穩(wěn)定平臺的基礎(chǔ)上,主要對并聯(lián)穩(wěn)定平臺進行研究,以下簡稱為穩(wěn)定平臺,并針對串并聯(lián)式穩(wěn)定平臺系統(tǒng)組成、影響穩(wěn)定精度的誤差源、姿態(tài)測量和系統(tǒng)建模、控制策略和載體姿態(tài)擾動預(yù)測等關(guān)鍵技術(shù)進行了理論研究和實驗驗證。1.首先設(shè)計研制了一套串并聯(lián)式穩(wěn)定平臺系統(tǒng),既可以克服由于載體姿態(tài)擾動帶來的干擾影響,又...

【文章頁數(shù)】：161 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外穩(wěn)定平臺研究情況
        1.2.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 穩(wěn)定平臺系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 穩(wěn)定平臺控制方法
        1.3.2 陀螺儀輸出信號處理
        1.3.3 載體姿態(tài)擾動預(yù)測方法
    1.4 論文的組織結(jié)構(gòu)
2 串并聯(lián)式穩(wěn)定平臺總體系統(tǒng)和誤差源分析
    2.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)和工作原理
    2.2 穩(wěn)定平臺機械結(jié)構(gòu)及組成
        2.2.1 總體機械結(jié)構(gòu)
        2.2.2 一級并聯(lián)穩(wěn)定平臺結(jié)構(gòu)及功能
        2.2.3 二級串聯(lián)跟蹤平臺結(jié)構(gòu)及功能
    2.3 穩(wěn)定平臺控制系統(tǒng)和主要硬件組成
        2.3.1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析
        2.3.2 主要硬件組成
    2.4 誤差源分析
        2.4.1 機械諧振
        2.4.2 非線性摩擦干擾
        2.4.3 陀螺儀誤差影響
        2.4.4 載體姿態(tài)擾動
    2.5 本章小結(jié)
3 串并聯(lián)式穩(wěn)定平臺系統(tǒng)動力學(xué)和控制模型分析
    3.1 串并聯(lián)式穩(wěn)定平臺系統(tǒng)動力學(xué)分析
        3.1.1 坐標系建立
        3.1.2 坐標系變換
        3.1.3 穩(wěn)定平臺并聯(lián)機構(gòu)實現(xiàn)穩(wěn)定的運動學(xué)原理
    3.2 穩(wěn)定平臺運動學(xué)分析
        3.2.1 運動學(xué)逆解
        3.2.2 并聯(lián)平臺雅可比矩陣
    3.3 穩(wěn)定平臺控制系統(tǒng)建模分析
        3.3.1 穩(wěn)定平臺伺服系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)
        3.3.2 電機數(shù)學(xué)模型
        3.3.3 逆變器傳遞函數(shù)
        3.3.4 電流環(huán)數(shù)學(xué)模型及控制參數(shù)整定
        3.3.5 速度環(huán)數(shù)學(xué)模型及控制參數(shù)整定
        3.3.6 位置環(huán)控制模型及控制參數(shù)整定
    3.4 本章小結(jié)
4 串并聯(lián)式穩(wěn)定平臺姿態(tài)測量傳感器信號處理方法
    4.1 傾角儀的使用安裝和誤差成因分析
    4.2 傾角儀誤差補償方法
        4.2.1 最小二乘法補償
        4.2.2 RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)補償
        4.2.3 傾角儀標定實驗
    4.3 陀螺儀信號建模分析及濾波方法研究
        4.3.1 常規(guī)卡爾曼濾波
        4.3.2 機動目標跟蹤Singer模型建模
        4.3.3 基于Modified Singer模型的陀螺輸出建模
        4.3.4 基于MS-IMMIKF的MEMS陀螺輸出信號消噪處理
    4.4 陀螺儀濾波數(shù)值仿真及試驗分析
        4.4.1 靜態(tài)驗證
        4.4.2 動態(tài)驗證
        4.4.3 靜態(tài)穩(wěn)定試驗
        4.4.4 動態(tài)穩(wěn)定試驗
    4.5 本章小結(jié)
5 穩(wěn)定平臺速度環(huán)干擾抑制補償策略
    5.1 串并聯(lián)式穩(wěn)定平臺中穩(wěn)定回路傳統(tǒng)控制方法分析
    5.2 傳統(tǒng)干擾觀測器設(shè)計分析
    5.3 分數(shù)階改進型干擾觀測器設(shè)計
        5.3.1 分數(shù)階改進型干擾觀測器結(jié)構(gòu)
        5.3.2 分數(shù)階Q濾波器設(shè)計
    5.4 速度環(huán)穩(wěn)定回路灰色預(yù)測控制方法
        5.4.1 灰色預(yù)測理論
        5.4.2 灰色預(yù)測控制器設(shè)計
        5.4.3 參數(shù)自適應(yīng)調(diào)節(jié)模塊的設(shè)計
        5.4.4 基于自適應(yīng)灰色預(yù)測的分數(shù)階改進干擾觀測器
    5.5 數(shù)值仿真及實驗
        5.5.1 階躍信號跟蹤
        5.5.2 連續(xù)信號跟蹤
        5.5.3 穩(wěn)定平臺試驗
    5.6 本章小結(jié)
6 基于灰色-混沌預(yù)測姿態(tài)擾動的穩(wěn)定平臺復(fù)合控制方法
    6.1 穩(wěn)定回路時滯分析
    6.2 穩(wěn)定平臺跟蹤回路自適應(yīng)灰色預(yù)測控制
        6.2.1 自適應(yīng)灰色預(yù)測控制結(jié)構(gòu)
        6.2.2 灰色GM(1.1)模型
        6.2.3 自適應(yīng)調(diào)節(jié)模塊
    6.3 前饋控制器設(shè)計
    6.4 穩(wěn)定平臺載體擾動姿態(tài)預(yù)測方法
        6.4.1 混沌時間序列判定
        6.4.2 重構(gòu)相空間
        6.4.3 嵌入維數(shù)m和時間延遲τ的選取
        6.4.4 灰色GM(1.1)的改進優(yōu)化
        6.4.5 擾動預(yù)測實驗研究及分析
    6.5 基于姿態(tài)擾動預(yù)測的穩(wěn)定平臺復(fù)合控制策略
    6.6 仿真及實驗研究
        6.6.1 系統(tǒng)階躍響應(yīng)
        6.6.2 系統(tǒng)輸入正弦信號
        6.6.3 系統(tǒng)輸入復(fù)雜信號
    6.7 本章小結(jié)
7 串并聯(lián)式穩(wěn)定平臺動靜態(tài)穩(wěn)定實驗及分析
    7.1 串并聯(lián)式穩(wěn)定平臺原理樣機及實驗系統(tǒng)組成
        7.1.1 串并聯(lián)式穩(wěn)定平臺整體原理樣機及指標
        7.1.2 室內(nèi)實驗控制系統(tǒng)硬件組成
    7.2 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計
        7.2.1 軟件編譯環(huán)境概述
        7.2.2 軟件流程框圖
    7.3 串并聯(lián)式穩(wěn)定平臺實驗準備
        7.3.1 原理樣機機械結(jié)構(gòu)自檢測試
        7.3.2 一級并聯(lián)穩(wěn)定平臺位置誤差補償實驗
    7.4 一級并聯(lián)穩(wěn)定平臺室內(nèi)穩(wěn)定實驗
        7.4.1 靜態(tài)穩(wěn)定實驗
        7.4.2 動態(tài)穩(wěn)定實驗
    7.5 本章小結(jié)
8 總結(jié)及展望
    8.1 論文總結(jié)
    8.2 研究展望
致謝
參考文獻
附錄



本文編號：3751555