[发明专利]一种无编码传感两轴惯性稳定平台的高精度控制方法

权利要求书

1.一种无编码传感两轴惯性稳定平台的高精度控制方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1，通过在内框上安装俯仰角速率陀螺仪和偏航角速率陀螺仪，分别获得内框的俯仰角速率f_i和偏航角速率p_i；

步骤2，选定内框的俯仰角速率f_i、偏航角速率p_i分别为状态变量x₁、x₂，采用牛顿-欧拉动力学方程，建立考虑轴系交叉耦合力矩的两轴惯性稳定平台状态空间模型其中，x表示状态向量，u表示输入向量，Δ表示由交叉耦合力矩和未建模动态产生的不确定性向量，A表示状态空间模型中的系统矩阵，B表示状态空间模型中的输入矩阵；

分别以内框的俯仰角速率、偏航角速率为状态变量，采用牛顿-欧拉动力学方程，考虑两轴惯性稳定平台交叉耦合力矩和未建模动态的影响，建立两轴惯性稳定平台状态空间模型：

其中，状态空间模型中的x表示状态向量，u表示输入向量，Δ表示由交叉耦合力矩和未建模动态产生的不确定性向量，分别表示为：

其中，u₁和u₂分别表示内框力矩电机和外框力矩电机的控制量，Δ₁、Δ₂分别表示状态空间模型中x₁、x₂微分方程中的不确定性；

状态空间模型中的系统矩阵A和状态模型中的输入矩阵B分别为：

其中，M_t1、M_e1、R₁和M_t2、M_e2、R₂分别表示内框力矩电机和外框力矩电机的转矩系数、反电动势系数、电枢电阻，J_iy、J_iz、J_ix和J_oz分别表示内框在俯仰轴、偏航轴、横滚轴和外框在偏航轴的转动惯量；

两轴惯性稳定平台模型中的不确定向量Δ的两个不确定性分量Δ₁和Δ₂分别为：

其中，h_i、h_o、f_o和p_b分别表示内框横滚角速率、外框横滚角速率、外框俯仰角速率和基座偏航角速率，D_i、D_o分别表示状态空间模型中x₁、x₂微分方程中的未建模动态，v₂表示内外框的相对角度；

步骤3，根据步骤2建立的两轴惯性稳定平台状态空间模型，构建不确定性估计器对模型中不确定性向量进行重构，得到不确定性向量Δ的估计值其中，表示状态向量x的估计值；

步骤4，根据步骤3得到的估计值结合步骤1获得的俯仰角速率f_i和偏航角速率p_i，基于反馈线性化算法设计复合控制器λ表示控制器参数。

2.根据权利要求1所述一种无编码传感两轴惯性稳定平台的高精度控制方法，其特征在于所述步骤3中不确定性估计器中表示状态向量x的估计值，和分别表示为：

其中，和分别表示状态变量x₁和x₂的估计值，和分别表示不确定性Δ₁和Δ₂的估计值。

3.根据权利要求1所述一种无编码传感两轴惯性稳定平台的高精度控制方法，其特征在于所述步骤3中不确定性估计器中K₁和K₂分别为：

其中，和分别表示状态变量x₁和状态变量x₂的估计误差，k₁₁、k₁₂、k₂₁、k₂₂表示不确定性估计器参数，满足：

4.根据权利要求1所述一种无编码传感两轴惯性稳定平台的高精度控制方法，其特征在于所述步骤4中的复合控制器中λ表示控制器参数，具体表示为：

其中，λ₁、λ₂表示待设计的控制器参数，满足：λ₁＞0、λ₂＞0，用于调节系统状态收敛速率。