本文關(guān)鍵詞：基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的光纖陀螺誤差補(bǔ)償和平臺(tái)穩(wěn)定控制技術(shù)研究

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【摘要】：陀螺穩(wěn)定平臺(tái)是光電跟瞄系統(tǒng)的核心,它能夠隔離載體運(yùn)動(dòng)、風(fēng)阻力矩、內(nèi)部摩擦等因素的影響,保持平臺(tái)上探測(cè)設(shè)備的視軸在慣性空間穩(wěn)定,因此被廣泛應(yīng)用于軍用及民用領(lǐng)域。本文以?xún)奢S陀螺穩(wěn)定平臺(tái)為研究對(duì)象,主要從補(bǔ)償光纖陀螺信號(hào)誤差和改善穩(wěn)定環(huán)伺服控制性能兩個(gè)方面進(jìn)行了深入的研究。首先,本文概述了陀螺穩(wěn)定平臺(tái)國(guó)內(nèi)外的研究狀況,介紹了陀螺穩(wěn)定平臺(tái)發(fā)展面臨的問(wèn)題,光纖陀螺誤差補(bǔ)償方法以及光電平臺(tái)穩(wěn)定控制常用算法,針對(duì)現(xiàn)有的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),歸納概述了其學(xué)習(xí)算法,穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀。從設(shè)計(jì)指標(biāo)出發(fā),制定了總體設(shè)計(jì)方案,完成了器件選型和單軸伺服系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立。在此基礎(chǔ)上分析了影響光電平臺(tái)穩(wěn)定精度的因素,系統(tǒng)隔離外界擾動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)原理,推導(dǎo)了平臺(tái)穩(wěn)定精度與隔離度之間的關(guān)系,從而為伺服控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。其次,為了分析光纖陀螺的隨機(jī)誤差對(duì)平臺(tái)穩(wěn)定精度造成的影響,介紹了光纖陀螺工作原理,噪聲來(lái)源,以及ALLAN方差原理,在光纖陀螺隨機(jī)誤差建模過(guò)程中針對(duì)非平穩(wěn)分型噪聲較難模擬的問(wèn)題,采用白噪聲通過(guò)多級(jí)串聯(lián)濾波器進(jìn)行仿真的方法,并用多種功率譜密度方法驗(yàn)證了該種建模方法的準(zhǔn)確性,相較于已有的運(yùn)用正交小波進(jìn)行模擬的方法,該方法相對(duì)簡(jiǎn)單方便。并通過(guò)對(duì)陀螺隨機(jī)誤差對(duì)平臺(tái)角速率和角位置影響的仿真分析,說(shuō)明了補(bǔ)償陀螺誤差對(duì)提高平臺(tái)穩(wěn)定精度具有重要意義。接著,為提高陀螺輸出精度,提出對(duì)陀螺輸出信號(hào)在小波濾波的基礎(chǔ)上進(jìn)行單神經(jīng)元逼近補(bǔ)償?shù)姆椒ā榇颂岢隽艘环N單乘法遞歸神經(jīng)元模型,并提出一種線性遞減慣性權(quán)重螢火蟲(chóng)差分進(jìn)化算法來(lái)訓(xùn)練該神經(jīng)元模型,該方法可以有效克服BP算法易陷入局部極小值,收斂速度慢,魯棒性差的缺點(diǎn),為神經(jīng)元的快速收斂奠定了基礎(chǔ)。通過(guò)ALLAN方差對(duì)補(bǔ)償前后的陀螺誤差進(jìn)行對(duì)比分析,結(jié)果表明提出的改進(jìn)算法可以有效補(bǔ)償陀螺誤差,從而有效削弱誤差對(duì)平臺(tái)穩(wěn)定精度的影響。然后,針對(duì)光電平臺(tái)穩(wěn)定環(huán)伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)了PID控制器,基于頻域法設(shè)計(jì)了串聯(lián)校正控制器,并結(jié)合單神經(jīng)元PID控制和遞歸Adaline神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)設(shè)計(jì)了自適應(yīng)復(fù)合控制器。并從動(dòng)態(tài)響應(yīng),穩(wěn)定精度方面對(duì)這三種控制器的控制效果進(jìn)行了分析,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)復(fù)合控制器由于充分結(jié)合了傳統(tǒng)控制方法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn),因而具有更大的優(yōu)越性。最后,作為對(duì)基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的光電平臺(tái)控制方法的進(jìn)一步探討,針對(duì)直流力矩電機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)了基于遞歸RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的backstepping魯棒控制器,對(duì)控制器的穩(wěn)定性進(jìn)行了數(shù)學(xué)證明并給出了仿真實(shí)例,由于該方法無(wú)需系統(tǒng)辨識(shí),在光電平臺(tái)穩(wěn)定控制方面具有很大優(yōu)勢(shì)。同時(shí),針對(duì)光電平臺(tái)系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有延時(shí),且易受到脈沖和反應(yīng)擴(kuò)散影響產(chǎn)生發(fā)散的問(wèn)題,本文提出了一種簡(jiǎn)便的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)全局穩(wěn)定性判定方法,并給出了嚴(yán)格的理論證明。這為日后神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在光電平臺(tái)穩(wěn)定控制等相關(guān)領(lǐng)域中的實(shí)際應(yīng)用做出了積極的理論貢獻(xiàn)。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TP183;TN253

【相似文獻(xiàn)】

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7 趙永新 王健;挫折是人生的財(cái)富[N];人民日?qǐng)?bào);2012年

8 王紅霞;空裝副部長(zhǎng)張偉到中航工業(yè)寶成考察[N];中國(guó)航空?qǐng)?bào);2010年

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4 王s，

本文編號(hào)：1256181