[发明专利]一种航空遥感惯性稳定平台耦合力矩估计与补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种航空遥感惯性稳定平台耦合力矩估计与补偿方法，可用于各种中、高精度的航空遥感用惯性稳定平台载体及框架间耦合力矩的补偿，特别适用于具有较大和较高频率姿态角运动的飞行平台。

背景技术

航空遥感系统在机动性、实时性、可重复观测性、遥感设备可更换性、获取高分辨率遥感数据能力、经济成本以及立体观测等很多方面，都具独特的优势。因此，在西方发达国家，用于城市规划和基本地图测绘大约65%以上的高分辨率空间数据是依靠航空遥感系统来保证的。高分辨率对地观测是航空遥感系统发展的重要方向，但是由于大气紊流和载机自身因素的影响，载机机体无法保持平稳，造成安装在载机上的成像载荷视轴摇晃，成像质量下降。惯性稳定平台组成的高分辨率航空遥感平台是解决这个问题的有效措施。惯性稳定平台用于隔离载机的角运动，跟踪当地地理水平，消除干扰力矩对成像载荷的影响，使成像载荷稳定成像。稳定精度是惯性稳定平台的主要技术指标之一，反映了稳定平台对干扰力矩的抑制能力。

惯性稳定平台通常采用三轴框架结构，隔离的主要扰动是飞机的姿态角度变化，由外到内依次为飞机的横滚、俯仰和方位角，最终实现安装在最内框架（方位框）上相机视轴的对地垂直稳定和对航迹的跟踪稳定。三轴惯性稳定平台框架运动角速度和角加速度较大时，各框架之间的动力学耦合就比较严重，若不采取有效的解耦补偿措施将很难保证系统的精度和动态跟踪性能，严重时还会影响到系统的稳定性。而通常采用的PID控制方法由于没有考虑耦合因素导致精度下降。因此，在进行稳定平台控制系统设计时，必须针对三个框架之间动力学耦合问题采用有效的解耦控制方法，提高稳定平台的控制精度和动态性能。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是：克服常规反馈控制对载体及框架间耦合力矩抑制能力不足的缺陷，提供一种航空遥感惯性稳定平台耦合力矩估计与补偿方法，用以提高系统稳定精度。

本发明的技术解决方案是：一种航空遥感惯性稳定平台耦合力矩估计与补偿方法，基于建立的三轴动力学方程，根据POS、陀螺、码盘测量值估算耦合力矩值，进一步计算补偿电流值，具体包括以下步骤：

（1）针对航空遥感三轴惯性稳定平台建立动基座下简化动力学模型，如下：

①方位框绕方位轴的动力学方程为：

Jaz(ω·ifzf+θ··a)=Mz]]>

②俯仰框组件绕俯仰轴的动力学方程简化为：