[发明专利]惯性速率复合稳定控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及惯性稳定控制领域，具体的涉及一种采用惯性速率传感器实现的复合稳定控制系统，主要用于抑制平台的振动。

背景技术

惯性稳定技术的主要作用是隔离外界干扰，在惯性空间内保持稳定，是一种非常重要的关键技术。目前的稳定技术一般都是基于陀螺实现，控制方式主要分为速率反馈(直接)稳定以及速率前馈(间接)稳定2种方式。如文献(Inertially Stabilized Platform Technology.IEEE control system magazine，2008；Direct Versus Indirect Line of Sight(LOS) Stabilization.IEEE transactions on control systems technology，2003)等都做了相应的报道。速率反馈稳定的能力同速率控制带宽密切相关，但是要获取高的控制带宽是非常困难的。速率前馈稳定无需要高的控制带宽，具有很好的性能，但是需要控制对象具有良好的线性特点，同时需要克服陀螺的漂移。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的提出一种采用惯性速率传感器实现的复合稳定控制系统，有效地抑制振动。

为了实现所述目的，本发明提供一种惯性速率复合稳定控制系统，所述系统解决技术问题的技术方案为：将速率陀螺反馈和速率陀螺前馈同时用于惯性稳定系统中，实现了基于速率陀螺的复合稳定。所述系统由伺服转台、伺服控制器、基座平台、第一角速率陀螺组成；伺服转台主要由测速机、电机、连接轴、负载、第二角速率陀螺组成，其中：

伺服控制器与伺服转台电气连接，用于控制伺服转台转动；

伺服转台的底座连接在基座平台上，伺服转台的旋转方向与第一角速率陀螺和第二角速率陀螺的敏感轴平行；

第一角速率陀螺安装在基座平台上，用于将基座平台的扰动信号生成并输出前馈稳定控制信号；

通过连接轴将测速机和电机的转轴连接；测速机用于获取电机转动角速度信号，用于实现速度控制回路；

第二角速率陀螺安装在负载上，用于获得伺服转台的角速率信号实现反馈稳定回路；

伺服控制器接收并利用速度给定信号、第二角速率陀螺的陀螺反馈信号、第一角速率陀螺的陀螺角速率前馈信号以及测速机的测速信号，实现速度控制回路、反馈稳定回路、前馈稳定控制，生成速度输出控制信号输出到电机，实现闭环控制。

其中，伺服控制器包括：第一减法器、速率控制器、加/减法器、速率前馈控制器、速度控制器第三减法单元，其中：

减法器，接收的第二角速率陀螺输出的反馈信号以及速度给定信号，用于生成并速率误差控制信号a＝a1-a2，a1速度给定信号、a2为反馈信号；

速率控制器，接收速率误差控制信号，用于生成并输出速度控制信号；

加/减法器，接收并综合了速度控制信号、陀螺速率前馈信号以及测速信号，用于生成并输出速度误差控制信号c＝b2+b1-b，b为速度控制信号、b1为陀螺速率前馈信号b1以及b2为测速信号b2；

速率前馈控制器，接收并将第一角速率陀螺的前馈稳定控制信生成并输出陀螺角速率前馈信号；

速度控制器，接收了速度误差控制信号，生成并输出速度控制信号；

控制对象，其输入端与速度控制器的输出端连接，接收速度控制信号，用于驱动控制对象转动并输出转动数据信号；

第三减法单元，其输入端分别连接控制对象的输出端和平台的输出端，将转动数据信号和平台扰动信号进行比较并输出速度信号；

其中，所述反馈稳定回路由第二角速率陀螺、第一减法器、速率控制器和速度给定信号构成，用于实现反馈稳定控制。

其中，所述前馈稳定控制由陀螺角速率前馈信号、第一角速率陀螺和前馈控制器构成，用于实现前馈稳定控制。

本发明相对于现有技术的优点有：本发明采用了基于速率陀螺反馈和速率陀螺前馈想结合的复合稳定控制方法，解决了现有稳定控制性能直采用某一种方法的不足，提高了稳定性能。

(1)本发明不需要额外增加系统带宽；(2)本发明控制算法简单，稳定可靠，工程实现容易；(3)本发明采用反馈与前馈相结合的方式，有效地抑制振动。

附图说明

图1为本发明装置示意图；

图2为控制器结构图；

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式说明本发明，本领域的技术人员可根据本说明书揭示的内容了解本发明的功效及优点。