陀螺稳定平台伺服控制系统研究
陀螺平台的稳定回路设计的开题报告
陀螺平台的稳定回路设计的开题报告一、研究背景陀螺平台在船舶、飞行器、制导导弹等领域中具有重要的应用，它可以保持物体在空间中的姿态稳定，提高其稳定性和精度。
因此，陀螺平台的稳定回路设计成为了当今研究的热点和难点之一。
二、研究目的本研究旨在针对陀螺平台的稳定回路设计，探究新的控制策略，提高系统的稳定性和抗干扰性，并进行理论验证和实验验证。
三、研究内容1. 对陀螺平台系统进行建模，包括陀螺旋转、惯性、力学等方面的模型。
2. 研究陀螺平台的控制策略，包括基于PID控制、模糊控制、神经网络控制等的控制策略，并进行比较和分析。
3. 针对控制策略进行仿真，验证其有效性和可行性。
4. 设计并实现陀螺平台稳定回路控制系统，通过实验验证陀螺平台的稳定性，以及控制系统对于干扰和噪声的抗干扰能力。
四、研究意义1. 为以后对陀螺平台的稳定性和控制算法研究提供基础和参考。
2. 为实现船舶、飞行器、导弹等控制系统的自主稳定提供了技术支持和理论指导。
3. 研究成果可以为国防事业提供支持和帮助。
五、研究方法1. 确定研究对象和研究目标，对陀螺平台系统进行建模。
2. 归纳总结陀螺平台的控制策略。
3. 利用Matlab进行仿真实验，验证控制算法的有效性和可行性。
4. 设计和实现陀螺平台稳定回路控制系统，进行实验验证。
六、研究进度安排第一阶段：对陀螺平台进行建模，分析其系统特性。
第二阶段：对陀螺平台的控制策略进行分析和比较，确定选用的控制策略。
第三阶段：利用Matlab进行仿真实验，验证控制算法的有效性和可行性。
第四阶段：根据研究结果设计并实现陀螺平台稳定回路控制系统，进行实验验证。
七、预期成果1. 完成对陀螺平台系统的建模和分析。
2. 总结陀螺平台的控制策略，并进行比较和分析。
3. 利用Matlab进行仿真实验，验证控制算法的有效性和可行性。
4. 设计并实现陀螺平台稳定回路控制系统，并进行实验验证，取得预期的研究成果。
八、参考文献1. 季朝阳，郑兴掌，陈斯敏. 基于模糊自适应控制的陀螺平台姿态稳定系统[J].航天器工程，2007，16（3）：63-66。
稳定平台控制系统阐释
稳定平台控制系统阐释红外导引头接收目标的红外辐射，经光电转换和信号处理后，给出目标相对于导弹的方位、角速度等信息，产生目标相对于导引头光轴的误差信号，用以驱动伺服机构，控制导弹飞向目标并击中目标。
综合考虑结构尺寸限制、性价比及总体战术技术指标要求等诸多因素，设计采用两通道飞行姿态控制系统，分别稳定、控制搜索和跟踪时绕质心的方位和俯仰运动。
各通道组成基本相同，都是由感应装置、校正装置和伺服机构组成。
第一，感应装置，用于测量导弹飞行姿态的变化并输出相应信号。
该系统由角位移传感器、稳定平台和单自由度速率陀螺仪等组成。
其中角位移传感器的功能是把机械位移量角度转换成电信号，且输出的电信号与输入的角度线性相关；稳定平台提供测量坐标基准，利用弹体相对平台框架的转动产生姿态角信号；单自由度速率陀螺仪是利用陀螺的进动性来测量敏感轴方向的姿态角速率，其输出电压信号与输入角速度成正比，经换算给出姿态角变化信号。
第二，校正装置，用于将各通道姿态角、姿态角速率及制导指令按一定控制规律进行运算、校正、调制、放大、输出控制信号。
第三，伺服机构，用于将电信号转换成机械动作。
弹上主要有两种伺服机构，其作用分别是：根据控制信号驱动稳定平台，使视轴对准目标；根据姿态偏差信号驱动舵机，产生使弹体绕质心运动的控制力矩，稳定或控制飞行姿态。
感应装置、变换放大装置和执行机构等与弹体一起构成姿态控制闭环回路，控制系统原理如图1所示：当制导指令（控制电压）为零时，如果在干扰力矩作用下弹体姿态角发生变动，则感应装置根据其变化，经回路负反馈产生控制力矩与干扰力矩相平衡。
干扰力矩消除后，控制力矩自动消失，从而使姿态角保持稳定。
当制导指令信号不为零时，信号经闭环回路产生控制力矩，驱动伺服机构相应动作，以实现飞行控制。
1 跟踪系统工作原理红外成像跟踪系统主要由热像仪、图像处理器和稳定平台控制系统三部分组成。
热像仪作为跟踪测量装置由光学系统（整流罩、主镜、次镜、滤光片）、调制盘、红外探测器、制冷器、图像非均匀校正机构及输出电路等组成。
基于陀螺仪的姿态稳定控制系统设计与实现
基于陀螺仪的姿态稳定控制系统设计与实现摘要：本文主要探讨了基于陀螺仪的姿态稳定控制系统设计与实现。
首先介绍了陀螺仪的原理和应用领域，然后详细阐述了基于陀螺仪的姿态稳定控制系统的设计思路和实现步骤。
文章还讨论了系统设计中的一些关键问题，并提出了相应的解决方案。
最后通过实验证明了该系统的可行性和稳定性。
1. 引言姿态稳定控制是一种重要的控制技术，在航空航天、无人机、机器人等领域得到了广泛应用。
陀螺仪作为一种重要的姿态传感器，能够测量物体的角速度，从而实现姿态的稳定控制。
本文将通过设计和实现一个基于陀螺仪的姿态稳定控制系统，来探讨该技术的应用和优势。
2. 陀螺仪的原理与应用陀螺仪是通过测量物体的角速度来实现姿态稳定控制的重要传感器。
其原理基于陀螺效应，当陀螺仪受到外力作用时，会产生一个与外力方向垂直的角速度。
陀螺仪可以根据角速度的大小和方向来确定物体的姿态。
陀螺仪广泛应用于导航、航空航天和无人机等领域。
在导航领域，陀螺仪常用于惯性导航系统，用于测量飞行器的加速度和角速度，从而实现精确的导航定位。
在航空航天领域，陀螺仪可以帮助飞船或火箭保持稳定的姿态，在航天飞行过程中起到至关重要的作用。
在无人机领域，陀螺仪可以测量无人机的姿态，使其保持飞行平稳。
3. 基于陀螺仪的姿态稳定控制系统设计思路基于陀螺仪的姿态稳定控制系统的设计思路包括姿态测量、姿态控制和系统稳定性分析。
姿态测量：通过陀螺仪测量物体的角速度，然后结合其他传感器，如加速度计和磁力计，可以得到物体的姿态信息。
姿态控制：根据姿态测量信息，设计控制算法来控制物体的姿态。
常用的控制算法包括PID控制和模糊控制等。
系统稳定性分析：对设计的姿态稳定控制系统进行稳定性分析，通过建立系统的数学模型，利用控制理论分析系统的稳定性，确保系统在各种工况下都能保持稳定的姿态。
4. 基于陀螺仪的姿态稳定控制系统实现步骤基于陀螺仪的姿态稳定控制系统的实现步骤包括硬件设计和软件实现。
3陀螺稳定平台
T1称为环架系统的几何关系阵，平台通过该矩阵将环架角速 度传递给台体 T3称为基座角运动的几何约束耦合阵，平台通过该矩阵将基 座角运动传递给台体
当
ωa ia
=
0
即
T1ωiAA + T3ωibb = 0
则
ωA iA
=
−T1−1T3ωibb
环架角速度
ωiAA
=
ωωiifrrfyx
ωiaaz
21
修正回路指令角速度到平台输出角速度处理流程
ωiaaz 0
0
Wa
u
A gz
Hale Waihona Puke ωiaazωiaaz
若 KGx = KGy = KGz = KG
Wr = Wf = Wa = W
Wr ⋅ KG = 1
23
则
ωωiiaaaayx
=
ωcmdx
T1WIT2K
GI
ωcmdy
=
ωcmdx
T1T2
ωcmdy
ωiaaz
ωcmdz
ωcmdz
16
定义
1、基座坐标系b：与基座相
连
2、横滚环坐标系r：与横滚环
相连，yr轴沿横滚环轴，与yb 轴指向相同，r系相对b系只能
绕yb旋转，产生横滚角θr。
3、俯仰环坐标系f：与俯仰环
相连，xf轴沿俯仰环轴，与xr 轴指向相同，f系相对r系只能
绕xr旋转，产生俯仰角θf。
4、方位环坐标系a：与方位环相连，za轴沿方位环轴，与zf轴
10
11
12
3.3.2修正回路工作原理（工作在空间积分状态）
Y
13
修正回路工作原理
14
陀螺稳定平台伺服系统的复合控制
陀螺稳定平台伺服系统的复合控制
陀螺稳定平台伺服系统的复合控制是指利用多种控制方法来实现系统的稳定性和精度。
主要包括以下三种控制方法：
1. 比例-积分-微分（PID）控制：该控制方法根据误差的大小及变化率来控制系统输出。
其中比例项由误差的大小控制输出，积分项根据误差的历史值来调整输出，微分项主要是根据误差的变化率来控制输出。
2. 自适应控制：该控制方法利用系统内置的模型和算法，实时调整控制参数以适应外界环境的变化，从而达到更好的控制效果。
3. 模糊控制：该控制方法基于模糊逻辑原理，利用模糊推理和模糊规则，建立系统的控制规则，以处理多变量、非线性、模糊的问题。
这三种控制方法的组合可以充分发挥各自的优点，达到更加精确、稳定的控制效果。
比如，在陀螺稳定平台上，PID控制可以实现良好的稳态精度，自适应控制可以适应外部环境的变化，模糊控制可以处理非线性问题和模糊信息的处理。
因此，采用复合控制可以大大提高陀螺稳定平台伺服系统的精度和稳定性。
3.3陀螺稳定平台
§3.3 陀螺稳定平台1、问题的提出如果能测量出沿直角坐标系三个轴的线运动和绕三个坐标轴的角运动，就可以确定出物体的运动状态。
飞机、舰船以及各种战略战术武器都用惯性导航、惯性制导系统测量出运载体的位置、速度及姿态等运动情况。
如测量线运动用加速度计，测量角运动用陀螺仪。
下图就是由三个二自由度陀螺和三个单轴加速度计组成的全姿态惯性测量组合(IMU)。
三个二自由度陀螺仪分别检测或稳定三个轴的角运动，三个单轴加速度计检测沿三个轴的加速度（线运动）。
一个二自由度陀螺相当于两个单自由度的陀螺，所以也有用两个二自由度陀螺仪代替三个单自由度陀螺仪的，多余的一根陀螺仪测量轴，可以用锁定回路进行锁定。
图 全姿态惯性测量组合示意图根据IMU选择的坐标系，就构成了各种不同方案的惯性导航系统。
平台式惯性导航系统把IMU稳定在导航坐标系里，与运动的载体相隔离，而捷联式方案是把IMU固定在载体上。
平台式惯导系统的做法：为了把IMU与载体相隔离，所以用一套框架系统把IMU支承起来（跟付科模型类似）。
使IMU成为在载体上不受载体运动与载体相隔离，所以用一套框架系统把IMU支承起来。
使IMU成为在载体上不受载体运动影响的—个物理平台。
图 三轴稳定平台的结构示意图在上图中A即是由陀螺和加速度计组成的测量部件IMU，是平台台体，平台用垂直的一个内环B支承起来，平台与内环间可以作360度的相对转动。
内环支承在水平的外环C中，内环连同平台可绕水平的X轴相对外环转动。
外环水平地支承在载体上，内外环及平台一起p可以绕水平的Y轴相对于载体转动。
在惯性平台稳定工作时，实际的p平台与载体的相对运动情况正好相反，载体无论绕方位轴转动还是横滚、俯仰，平台始终稳定跟踪某一导航坐标系。
平台三个支承轴的转角就可测量出载体的航向和水平姿态角。
把平台的外框轴沿载体的纵向轴安装，如图在船上的安装，则垂直的Z轴测航向，p X轴测纵摇，pY测横摇。
各支承轴上装上测角传感器就测量出了载体的航向和水平p姿态信号。
陀螺控制技术实验报告
一、实验目的1. 理解陀螺控制技术的基本原理；2. 掌握陀螺控制实验的操作方法；3. 分析陀螺控制过程中的影响因素；4. 评估陀螺控制技术的性能。
二、实验原理陀螺控制技术是一种基于陀螺仪的旋转物体，通过控制其旋转状态来实现目标物体运动的控制方法。
陀螺仪具有角动量守恒特性，即当不受外力矩作用时，陀螺的角速度保持不变。
利用这一特性，通过控制陀螺的旋转状态，可以实现对目标物体的稳定控制。
三、实验设备1. 陀螺仪；2. 控制系统；3. 数据采集与分析系统；4. 实验平台。
四、实验步骤1. 熟悉实验设备，了解陀螺仪的基本结构和工作原理；2. 连接实验设备，确保信号传输畅通；3. 开启控制系统，设置实验参数；4. 进行陀螺控制实验，观察陀螺的运动状态；5. 采集实验数据，分析陀螺控制过程中的影响因素；6. 评估陀螺控制技术的性能。
五、实验结果与分析1. 陀螺控制实验中，当控制系统输出一定的控制信号时，陀螺的旋转状态发生改变，实现目标物体的运动控制；2. 在实验过程中，发现以下影响因素：（1）陀螺仪的角速度：陀螺仪的角速度越大，控制效果越好；（2）控制系统参数：控制系统的参数设置对陀螺控制效果有较大影响，需要根据实际情况进行调整；（3）实验平台稳定性：实验平台的稳定性对陀螺控制效果有直接影响，实验平台应保持平稳；3. 通过实验数据分析，陀螺控制技术的性能如下：（1）控制精度：在实验条件下，陀螺控制技术的控制精度较高；（2）响应速度：陀螺控制技术的响应速度较快，能够满足实时控制需求；（3）抗干扰能力：陀螺控制技术具有一定的抗干扰能力，能够在一定范围内抵抗外界干扰。
六、实验结论1. 陀螺控制技术具有较好的控制效果，能够实现对目标物体的稳定控制；2. 通过实验验证，陀螺控制技术在实际应用中具有较高的实用价值；3. 陀螺控制技术在实际应用中，需要根据具体情况调整控制系统参数，提高控制效果。
七、实验心得通过本次陀螺控制技术实验，我对陀螺控制技术有了更深入的了解，掌握了陀螺控制实验的操作方法。
陀螺转台的伺服系统设计
陀螺转台的伺服系统设计院系自动化学院专业自动化班级4407202学号200403072045姓名杨林指导教师张红梅负责教师沈阳航空工业学院2008年6月摘要陀螺仪表试验转台是一种航空仪表地面现场测试的专用设备，主要由高精度转台和控制系统组成。
本文主要设计了转台的控制系统。
首先介绍了陀螺转台的结构及工作原理，然后基于陀螺转台的工作原理设计出转台控制系统的原理图，再根据转台控制系统的原理图，对系统的各组成环节进行建模，最后得出各环节的数学模型。
经过分析得出转台控制系统共由五部分组成，分别是：比较环节、校正环节、检测环节、晶闸管整流装置和直流力矩电机。
转台控制系统主要完成对角位置信号的跟踪。
本次设计的主要目的是提高转台的控制精度，改善系统的动态品质。
基于MATLAB/SIMULINK对系统进行仿真研究，并完成软件的调试。
仿真结果表明本设计能够完成转台的角位置跟踪。
关键词：陀螺转台；控制系统；SIMULINK仿真AbstractGyro testing turntable is the appropriation equipment used to test the special ground aviation equipment, it is made of high accuracy turntable and the control system. The design is mainly about turntable control system. First, it introduces structure and working principle of gyro turntable, then, based on the principle gyro turntable, design a schematic of turntable control system, according to the schematic of turntable control system’s principle, set up the model of system's parts, at last, got the math modeling of each part. After analysis, turntable control system is from a total of five parts. namely: comparing links, links correction, testing links, SCR devices and DC torque motor. The turntable control system to complete the main diagonal position signal tracking. The design of the main purpose is to improve the accuracy of the control table and improve the quality of the dynamic. The system is imitated by the soft ware MATLAB/ SIMULINK and completed software debugging. The simulation results show that the designed system to complete the corner location tracking.Keywords: Gyro platform; control system; SIMULINK simulation符 号 表em T电机转矩 N·m e V 实际误差速度 L T 负载转矩N·m R 给定角速度 e Φ 电动势常数Wb f R 反馈角位置 a i 电枢电流A e P 实际误差 a u 电枢电压V K U 触发电路的控制电压 P 磁极对数d U 晶闸管整流桥输出电压 N 电枢绕组的总导线数θ 输出角位置 a E感应电动势 V )(1s G 位置调节器的传递函数 n电动机转速 r/s )(2s G 速度调节器的传递函数 a R电枢电阻 Ω )(s H V 速度检测器的传递函数 M T 机电时间常数 )(s H p 位置检测器的传递函数a T电气时间常数 )(s W s 晶闸管整流装置的传递函数 C V 给定速度 ω 电机角速度rad/s f V反馈速度目录第1章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 陀螺的发展简史 (4)1.3 转台的国内外发展概况 (4)1.4 转台的发展趋势 (5)1.5 本文研究的主要内容 (5)第2章陀螺转台的主要组成及功能 (7)2.1 陀螺测试转台结构及其控制系统介绍 (7)2.2 转台的主要功能 (8)2.3 转台的电机部分 (9)2.3.1 直流力矩电动机的发展现状 (10)2.3.2 力矩电动机的结构特点 (10)2.3.3 直流力矩电机模型分析 (11)第3章位置伺服系统控制技术 (14)3.1 不同系统的位置控制方式 (14)3.2 运动控制系统 (16)第4章转台控制系统设计 (19)4.1 比较环节 (19)4.2 校正环节 (19)4. 3 检测环节 (21)4. 4 晶闸管整流装置 (21)4. 5 执行电机 (23)第5章仿真软件介绍 (25)5.1 SIMULINK简介 (25)5.2 SIMULINK的优点 (25)5.3建立子系统的方法 (26)5.4 仿真算法介绍 (26)第6章转台控制系统仿真 (28)6.1 转台控制系统的软件设计 (28)6.1.1 永磁式直流力矩电机子系统的建立 (28)6.1.2 控制器模型及参数选择 (29)6.2系统的仿真参数设置 (30)6.3 系统的仿真及结果分析 (32)6.4 负载突加扰动 (34)6.5 与单闭环系统的比较 (36)6.5.1 单闭环位置跟踪系统的仿真 (36)6.5.2 单闭环位置跟踪系统负载加扰动 (38)6.5.3 单闭环和双闭环控制系统比较 (40)结论 (41)社会经济效益分析 (42)参考文献 (43)致谢 (45)第1章绪论1.1课题背景对于现代高技术战争来说，武器的命中精度是最主要的指标之一。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
工学硕士学位论文陀螺稳定平台伺服控制系统研究王石静哈尔滨工业大学2008年6月图内图书分类号：TP273国际图书分类号：621.3工学硕士学位论文陀螺稳定平台伺服控制系统研究硕 士 研究生：王石静导 师：杨 明教授副 导 师：霍 炬讲师申 请 学 位：工学硕士学 科、专 业：控制科学与工程所 在 单 位：控制与仿真中心答 辩 日 期：2008年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Classified Index: TP273U.D.C.: 621.3Dissertation for the Master Degree in EngineeringRESEARCH ON SERVO CONTROLSYSTEM OF GYRO-STABILIZEDPLATFORMCandidate:Supervisor:Associate Supervisor: Academic Degree Applied for: Speciality:Affiliation：Date of Defence:Degree-Conferring-Institution:Wang ShijingProf. Yang MingLecturer Huo JuMaster of EngineeringControl Science and Engineering Control and Simulation Center June, 2008Harbin Institute of Technology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘 要陀螺稳定平台能够隔离载体扰动，保持平台上探测设备的视轴在惯性空间的稳定，从而保证探测设备对目标的精确跟踪，在现代武器系统中得到了广泛的应用。
本文针对项目需求，研究了陀螺稳定平台工作原理，建立了数学模型，对影响系统精度的摩擦力矩和陀螺噪声这两大主要因素进行了深入研究，并分析和研究了解决这两大问题的方法。
首先，在了解了陀螺平台系统工作原理的基础上，建立了系统的各组成部分模型，并根据载体扰动传递机制完善了模型。
其中，非线性摩擦对系统精度的影响很大，所以，本文建立了适用于仿真分析的摩擦模型，这对分析扰动对系统精度的影响情况以及研究控制器控制效果奠定了基础。
其次，测量元件陀螺的噪声是影响系统精度的另一个重要因素。
本文用IEEE公认的陀螺参数分析的标准方法——Allan方差法分析了陀螺信号噪声；研究了三种滤波方法——数字低通滤波、小波变换阈值滤波、自适应滤波，并将这三种方法直接用于处理陀螺信号；仿真分析比较了滤波效果。
此外，分析了滤波前后陀螺信号的幅度谱，利用Allan方差法并通过最小二乘拟合得到了滤波前后陀螺信号中各误差源的幅度，从不同的角度进一步证实了：三种方法中，自适应滤波效果最佳。
最后，设计了平台伺服系统控制器，主要研究了传统的超前滞后控制和滑模变结构控制。
并对这两种控制器的控制效果进行了系统稳定仿真实验分析，结果表明变结构控制效果远远优于超前滞后控制。
此外，进行了系统位置跟踪的仿真实验，结果表明变结构控制下系统可以较精确地跟踪一般的低频运动目标，满足一定的跟踪精度要求。
关键词陀螺稳定平台；非线性摩擦；陀螺噪声；滤波方法；控制器- I -哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractGyro-stabilized platform can isolate the disturbance of carrier to keep the line-of-sight of exploring equipment stable in the inertial space, which is sure that exploring equipment can trace to targets accurately, so gyro-stabilized platform have great application in the modern weapon system. According to the needs of the project, this paper studied the operation principle of gyro-stabilized platform system, built mathematic model of the system, deeply studied friction moment and gyro noise which are main influencing factors of system precision, analyzed and studied the solving methods of the two questions.At first, based on understanding the operation principle of gyro-stabilized platform system, this paper built the model of each part of the system, perfected the model based on the transmission mechanics of the disturbance of carrier. Nonlinear friction have great influence on system precision, so this paper built friction model that is appropriate for simulation, which have great sense on studying the influence of disturbance and the control effect of controllers.Then, the noise of gyro is another main influencing factor of system precision. This paper used Allan variance method which is IEEE well-known standard method of the analyses of gyro parameter to analyze gyro signal noise. This paper studied three filtering methods: digital low-pass filter; wavelet threshold-value filter; self-adaptation filter, and used the three methods to deal with the gyro signal, compared the effect of filtering by simulation. Besides, this paper analyzed amplitude-frequency spectrum (AFS) of gyro signal before and after filtering, obtained the amplitude of various error sources in gyro signal by using the Allan variance method and the least square fitting procedure, then from different aspects verified that the filter effect of self-adaptation filter is the best in the three filter methods.At last, this paper built the controller of the platform servo-system, mainly studied classical lead-lag control and variable structure control (VSC). The control effect of the two controllers was analyzed and compared by simulation, and the results indicated VSC’s control effect is better than lead-lag control’s. Besides, this paper did the simulation experiments of system position tracing.- II -哈尔滨工业大学工学硕士学位论文The results indicated that the system under VSC can trace normal low-frequency objects, and meet the challenge of tracking accuracy.Keywords gyro-stabilized platform; nonlinear friction; gyro noise; filter methods; controller- III -哈尔滨工业大学工学硕士学位论文目 录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1课题研究的背景、来源及意义 (1)1.2国内外研究现状及分析 (2)1.2.1 陀螺稳定平台的发展 (2)1.2.2 影响平台稳定的因素分析 (3)1.2.3 陀螺稳定回路控制方法的研究 (4)1.2.4 光纤陀螺的原理与优点 (4)1.3课题主要研究内容 (5)第2章单轴陀螺稳定平台各组成部分模型的建立 (7)2.1引言 (7)2.2系统各组成部分模型 (7)2.2.1 电机及负载平台模型 (8)2.2.2 PWM功率放大电路传递函数 (9)2.2.3 速率陀螺的传递函数 (10)2.2.4 陀螺信号处理环节模型 (10)2.2.5 速度环位置环控制器 (11)2.3非线性摩擦模型的建立 (11)2.3.1 摩擦特性及摩擦模型的研究 (11)2.3.2 摩擦的特性测量及模型建立 (13)2.3.3 摩擦补偿方法研究 (16)2.4稳定精度对伺服系统性能的要求 (17)2.4.1 平台力矩刚度与稳定精度的关系 (17)2.4.2 伺服系统对载体角运动的隔离 (20)2.4.3 未校正系统频率特性分析 (22)2.5本章小结 (23)第3章 光纤陀螺信号噪声分析及滤波方法研究 (24)3.1引言 (24)- I -哈尔滨工业大学工学硕士学位论文3.2陀螺信号噪声分析 (24)3.2.1 陀螺信号的数学模型 (24)3.2.2 陀螺信号噪声的Allan方差时域分析 (24)3.3光纤陀螺噪声滤除方法研究 (28)3.3.1 数字低通滤波 (29)3.3.2 小波变换阈值滤波 (29)3.3.3 自适应滤波 (34)3.4光纤陀螺噪声滤除方法比较分析 (39)3.5本章小结 (43)第4章 稳定平台系统控制器的设计及仿真分析 (44)4.1引言 (44)4.2超前滞后控制器的设计 (44)4.3传统方法存在的问题 (47)4.4滑模变结构控制器的设计 (48)4.4.1 滑模变结构控制设计要求及步骤 (48)4.4.2 系统状态空间数学模型求取 (49)4.4.3 切换函数的设计 (50)4.4.4 滑模变结构控制律的求取 (52)4.5仿真实验分析 (53)4.5.1 不同控制器稳定控制效果仿真实验比较 (53)4.5.2 位置跟踪仿真实验 (57)4.6本章小结 (59)结论 (60)参考文献 (61)攻读学位期间发表的学术论文 (66)哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明 (67)哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书 (67)哈尔滨工业大学硕士学位涉密论文管理 (67)致谢 (68)- II -哈尔滨工业大学工学硕士学位论文第1章绪论1.1课题研究的背景、来源及意义稳定跟踪平台由于能隔离载体(导弹、飞机、战车、舰船)扰动，不断测量平台姿态和位置的变化，精确保持动态姿态基准，并通过图像探测设备实现对机动目标自动跟踪，所以在现代武器系统中得到了广泛的应用[1]。