三軸穩(wěn)定平臺因具有高穩(wěn)定性、高靈活性、結構簡單等優(yōu)點,已經(jīng)被廣泛應用于航天、軍工、民用及商用等領域,擁有十分重要的應用價值。由于三軸穩(wěn)定平臺系統(tǒng)自身的多變量、強耦合、非線性等特點,這使得控制器的設計具有很大的挑戰(zhàn)性,傳統(tǒng)的線性控制方法對此系統(tǒng)的控制存在一定的局限性。相比于傳統(tǒng)線性控制方法,非線性控制方法具有更好的控制性能和干擾抑制能力。因此,本文采用Terminal滑�？刂品椒ㄔO計了一種有限時間魯棒滑模控制器,使得系統(tǒng)在有限時間內(nèi)收斂且具有良好的干擾抑制能力,有效地改善了系統(tǒng)的動態(tài)性能和魯棒性能。本論文主要研究三軸穩(wěn)定平臺系統(tǒng)的穩(wěn)定控制和跟蹤控制問題。主要的研究工作如下:(1)研究了三軸穩(wěn)定平臺的環(huán)架結構及各軸角速度和轉動慣量的耦合關系。考慮各軸系間的摩擦擾動,引入Stribeck摩擦模型。根據(jù)哥氏轉動定理,得到了三軸穩(wěn)定平臺完整的數(shù)學模型。(2)基于線性滑�？刂品椒ㄑ芯苛巳S穩(wěn)定平臺系統(tǒng)的穩(wěn)定控制和跟蹤控制問題�；诟倪M型趨近律,設計了一種線性滑�？刂破�。該控制器具有較強的抗擾動性能和魯棒性,仿真結果驗證了其有效性。(3)基于Terminal滑模控制方法研究了三軸穩(wěn)定平臺系統(tǒng)的穩(wěn)定控制和跟蹤控制問題。考慮到傳統(tǒng)線性控制方法的局限性,本文基于Terminal滑�？刂品椒�,設計了一種有限時間魯棒滑模控制器。該控制器不僅能夠保證系統(tǒng)狀態(tài)的有限時間收斂,提高了系統(tǒng)的動態(tài)響應能力;并且對擾動具有良好的抑制作用,提高了系統(tǒng)的抗擾動性能;同時允許系統(tǒng)參數(shù)具有一定的不確定性,提高了系統(tǒng)的魯棒性能。數(shù)值仿真結果驗證了其有效性。
【學位單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TP273
【部分圖文】：

第一章 緒論研究背景與意義近年來，穩(wěn)定平臺被廣泛應用在現(xiàn)代武器裝備和民用設備中，尤其是彈道導無人飛行器、自動跟蹤雷達和慣性導航等系統(tǒng)之中[1]，涉及的行業(yè)包括航空航武器設備、休閑娛樂及智能制造等[2]-[7]，如圖 1.1 所示。穩(wěn)定平臺是機載光電器的重要組成部分，由陀螺儀、力矩電機、姿態(tài)角傳感器及光電探測器件等部件組成，主要作用是隔離載體的角運動，避免因載體在運動過程中產(chǎn)生的、滾動及外部干擾等原因而丟失目標，使光電探測器件能夠按照既定的方式和跟蹤目標[8]。當沒有任何干擾力矩作用于負載的支撐軸時，穩(wěn)定平臺的角位相對于慣性空間）將始終保持不變。當有干擾力矩作用于負載而使其偏離原方位時，穩(wěn)定平臺中的陀螺將測量軸的姿態(tài)角或角速率的變化，并反饋給力機，這樣力矩電機便可以產(chǎn)生相應的補償力矩，從而補償干擾力矩，最終穩(wěn)載[9]。

第三章 三軸穩(wěn)定平臺動力學建模 第三章 三軸穩(wěn)定平臺動力學建模章介紹了三軸穩(wěn)定平臺各框架坐標系間的關系，其框架結構如圖 3.章對三軸穩(wěn)定平臺系統(tǒng)中各軸角速度及轉動慣量的耦合關系進行研三軸穩(wěn)定平臺系統(tǒng)的動力學建模。其次，對摩擦擾動及摩擦補償方討論與分析。最后，對穩(wěn)定平臺系統(tǒng)中涉及到的測量元件及執(zhí)行元并給出這些元件的選型指標與規(guī)則。

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 朱明超;劉慧;張鑫;賈宏光;;慣性穩(wěn)定平臺自適應前饋控制[J];光學精密工程;2015年01期

2 趙威;任雪梅;;含摩擦的雙電機伺服系統(tǒng)快速終端滑模控制[J];哈爾濱工業(yè)大學學報;2014年03期

3 楊蒲;李奇;陳冬冬;;穩(wěn)定平臺有限記憶模型H∞目標預測濾波算法[J];系統(tǒng)仿真學報;2009年13期

4 許江寧;朱濤;卞鴻巍;;航空攝影陀螺穩(wěn)定平臺[J];儀器儀表學報;2007年05期

5 李紅光;魚云岐;宋亞民;;最優(yōu)控制在車載慣性平臺穩(wěn)定回路中的應用[J];應用光學;2007年03期

6 姬偉;李奇;;陀螺穩(wěn)定平臺視軸穩(wěn)定系統(tǒng)自適應模糊PID控制[J];航空學報;2007年01期

7 李團結;朱超;;一種具有穩(wěn)定平臺可全向滾動的球形機器人設計與分析[J];西安電子科技大學學報;2006年01期

8 張昌凡,王耀南,何靜,龍永紅;遺傳算法和神經(jīng)網(wǎng)絡融合的滑�？刂葡到y(tǒng)及其在印刷機中的應用(英文)[J];控制理論與應用;2003年02期

9 莊開宇,張克勤,蘇宏業(yè),褚健;高階非線性系統(tǒng)的Term inal滑模控制[J];浙江大學學報(工學版);2002年05期

10 張錦江,王常虹,陳興林,謝升,馬廣程,李宏宇,馮汝鵬;三軸仿真轉臺的總體設計與關鍵技術研究[J];系統(tǒng)仿真學報;1999年06期

相關會議論文 前1條

1 王慶文;劉永善;;基于自適應PID控制的平臺穩(wěn)定系統(tǒng)控制器的設計和仿真[A];2003年全國系統(tǒng)仿真學術年會論文集[C];2003年

相關碩士學位論文 前1條

1 劉國平;機械系統(tǒng)中的摩擦模型及仿真[D];西安理工大學;2007年

本文編號：2829188