三軸穩(wěn)定平臺(tái)因具有高穩(wěn)定性、高靈活性、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于航天、軍工、民用及商用等領(lǐng)域,擁有十分重要的應(yīng)用價(jià)值。由于三軸穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)自身的多變量、強(qiáng)耦合、非線性等特點(diǎn),這使得控制器的設(shè)計(jì)具有很大的挑戰(zhàn)性,傳統(tǒng)的線性控制方法對(duì)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滑模控制方法設(shè)計(jì)了一種有限時(shí)間魯棒滑�？刂破�,使得系統(tǒng)在有限時(shí)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(dòng)態(tài)性能和魯棒性能。本論文主要研究三軸穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)的穩(wěn)定控制和跟蹤控制問(wèn)題。主要的研究工作如下:(1)研究了三軸穩(wěn)定平臺(tái)的環(huán)架結(jié)構(gòu)及各軸角速度和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的耦合關(guān)系�？紤]各軸系間的摩擦擾動(dòng),引入Stribeck摩擦模型。根據(jù)哥氏轉(zhuǎn)動(dòng)定理,得到了三軸穩(wěn)定平臺(tái)完整的數(shù)學(xué)模型。(2)基于線性滑模控制方法研究了三軸穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)的穩(wěn)定控制和跟蹤控制問(wèn)題。基于改進(jìn)型趨近律,設(shè)計(jì)了一種線性滑�？刂破�。該控制器具有較強(qiáng)的抗擾動(dòng)性能和魯棒性,仿真結(jié)果驗(yàn)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(tái)系統(tǒng)的穩(wěn)定控制和跟蹤控制問(wèn)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(shè)計(jì)了一種有限時(shí)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(shí)間收斂,提高了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力;并且對(duì)擾動(dòng)具有良好的抑制作用,提高了系統(tǒng)的抗擾動(dòng)性能;同時(shí)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(jié)果驗(yàn)證了其有效性。
【學(xué)位單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)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(lái)，穩(wěn)定平臺(tái)被廣泛應(yīng)用在現(xiàn)代武器裝備和民用設(shè)備中，尤其是彈道導(dǎo)無(wú)人飛行器、自動(dòng)跟蹤雷達(dá)和慣性導(dǎo)航等系統(tǒng)之中[1]，涉及的行業(yè)包括航空航武器設(shè)備、休閑娛樂(lè)及智能制造等[2]-[7]，如圖 1.1 所示。穩(wěn)定平臺(tái)是機(jī)載光電器的重要組成部分，由陀螺儀、力矩電機(jī)、姿態(tài)角傳感器及光電探測(cè)器件等部件組成，主要作用是隔離載體的角運(yùn)動(dòng)，避免因載體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的、滾動(dòng)及外部干擾等原因而丟失目標(biāo)，使光電探測(cè)器件能夠按照既定的方式和跟蹤目標(biāo)[8]。當(dāng)沒(méi)有任何干擾力矩作用于負(fù)載的支撐軸時(shí)，穩(wěn)定平臺(tái)的角位相對(duì)于慣性空間）將始終保持不變。當(dāng)有干擾力矩作用于負(fù)載而使其偏離原方位時(shí)，穩(wěn)定平臺(tái)中的陀螺將測(cè)量軸的姿態(tài)角或角速率的變化，并反饋給力機(jī)，這樣力矩電機(jī)便可以產(chǎn)生相應(yīng)的補(bǔ)償力矩，從而補(bǔ)償干擾力矩，最終穩(wěn)載[9]。

第三章 三軸穩(wěn)定平臺(tái)動(dòng)力學(xué)建模 第三章 三軸穩(wěn)定平臺(tái)動(dòng)力學(xué)建模章介紹了三軸穩(wěn)定平臺(tái)各框架坐標(biāo)系間的關(guān)系，其框架結(jié)構(gòu)如圖 3.章對(duì)三軸穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)中各軸角速度及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的耦合關(guān)系進(jìn)行研三軸穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)建模。其次，對(duì)摩擦擾動(dòng)及摩擦補(bǔ)償方討論與分析。最后，對(duì)穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)中涉及到的測(cè)量元件及執(zhí)行元并給出這些元件的選型指標(biāo)與規(guī)則。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2829188