[发明专利]一种航空遥感惯性稳定平台双速度环控制方法有效
| 申请号： | 201310244982.4 | 申请日： | 2013-06-19 |
| 公开（公告）号： | CN103335651A | 公开（公告）日： | 2013-10-02 |
| 发明（设计）人： | 周向阳;赵强;李永;张宏燕;房建成 | 申请（专利权）人： | 北京航空航天大学 |
| 主分类号： | G01C21/18 | 分类号： | G01C21/18;G05B13/04 |
| 代理公司： | 北京科迪生专利代理有限责任公司 11251 | 代理人： | 杨学明 |
| 地址： | 100191*** | 国省代码： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 一种 航空 遥感 惯性 稳定 平台 速度 控制 方法 | ||
1.一种航空遥感惯性稳定平台双速度环控制方法，其特征在于：该方法基于“跟踪环+稳定环+电流环”的三环复合控制系统，根据框架编码器、陀螺的输出信号，将稳定环设计为由编码器差分得到框架间相对角速度的速度内环以及由速率陀螺得到框架相对惯性空间的角速度的速度外环，通过稳定回路双速度环克服了单速度环在抑制扰动方面的不足，增强控制系统扰动抑制能力，具体包括以下步骤：
步骤（1）、建立航空遥感惯性稳定平台三环复合控制系统分为以下三个步骤：
步骤1）、建立电流环反馈回路；
步骤2）、建立双速度环稳定反馈回路，得到单、双速度环稳定反馈回路输出角速度相对于载体运动干扰角速度和平台内部干扰力矩的传递函数：
单速度环稳定反馈回路输出角速度相对于载体运动干扰角速度和平台内部干扰力矩的传递函数为：
双速度环稳定反馈回路输出角速度相对于载体运动干扰角速度和平台内部干扰力矩的传递函数为：
其中，ωd为载体运动干扰角速度，K为电机力矩系数KT与传动比Kgr的乘积，Md为平台内部干扰力矩，WM(s)为稳定平台传递函数，Wc(s)为电流环调节器，Wwd(s)为陀螺稳定环调节器，Wzs(s)为编码器速度环调节器；
步骤3）、建立跟踪环位置反馈回路；
步骤（2）、建立双速度环稳定回路分为以下两个步骤：
步骤1）、设计以编码器进行数字测速构成的速度内环反馈回路，编码器用来测量框架间以及框架与基座之间的相对角度，通过差分可以得到相对角速度，由于差分存在放大噪声的缺点，所以经过滤波可以得到比较好的相对角速度信号，分别将横滚框、俯仰框编码器测得的相对角速度信号作为反馈信号构成各框架速度内环反馈回路；
步骤2）、设计以速率陀螺构成的速度外环反馈回路，速率陀螺用来测量框架相对惯性空间的角速度，分别将横滚框、俯仰框速率陀螺测得的相对惯性空间的角速度信号作为反馈信号构成各框架速度外环反馈回路。
2.根据权利要求1所述的一种航空遥感惯性稳定平台双速度环控制方法，其特征在于：步骤（1）中根据单、双速度环传递函数框图，计算出单、双速度环输出角速度相对于载体运动角速度和内部干扰力矩的传递函数，并根据传递函数推算出单、双速度环的闭环力矩刚度以及对基座扰动的抑制能力，具体如下：
（1-1）、根据单速度环传递函数框图计算出单速度环的闭环力矩刚度以及对基座扰动的抑制能力，如下：
根据单速度环传递函数框图，可以得到单速度环输出角速度相对于载体运动角速度和内部干扰力矩的传递函数如下：
式中，
在校正环节设计时，在所需频带内可以保证：
|1+KWwd(s)Wc(s)WM(s)|＞＞1
因此上式的传递函数可以近似为：
从而得到单速度环的闭环力矩刚度为KWwd(s)Wc(s)s，对基座扰动角速度的抑制能力为KWwd(s)Wc(s)WM(s)；
（1-2）、根据双速度环传递函数框图计算出双速度环的闭环力矩刚度以及对基座扰动的抑制能力，如下：
根据双速度环传递函数框图，可以得到双速度环输出角速度相对于载体运动角速度和内部干扰力矩的传递函数如下：
式中，
在校正环节设计时，在所需频带内可以保证：
|1+(K+KWwd(s))Wzs(s)Wc(s)WM(s)|＞＞1
因此上式的传递函数可以近似为：
从而得到双速度环的闭环力矩刚度为(K+KWwd(s))Wzs(s)Wc(s)s，对基座扰动角速度的抑制能力为1+Wwd(s)以及(K+KWwd(s))Wzs(s)Wc(s)WM(s)共同组成。
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