[发明专利]一种伺服稳定平台的补偿式稳定控制方法

说明书

本发明公开了一种伺服稳定平台的补偿式稳定控制方法：(A)建立车体空间直角坐标系、伺服稳定平台的球坐标系；(B)将三个速率陀螺固定在平台底座的安装基准面上，分别用于敏感车体的航向角速度、纵摇角速度、横摇角速度；(C)将速率陀螺敏感车体的各角速度投影到伺服稳定平台的方位轴和俯仰轴上；(D)将投影后的角速度、角速度积分分别补偿到控制回路的速度环、位置环。本发明可消除非线性干扰的影响，使速度环路校正器获得增益，提高系统带宽和抗扰动能力，陀螺积分产生的漂移通过手柄或图像取差器消除；敏感车体扰动的速率陀螺数据也可提供给车上其他伺服控制设备，相比反馈稳定方式，减少了安装的速率陀螺数量，降低了设备成本。

技术领域

本发明涉及伺服稳定控制技术领域，具体涉及一种伺服稳定平台的补偿式稳定控制方法。

背景技术

行进间目标精确打击一直是提高部队作战效率，增强武器装备自我防护能力的重要指标，是未来陆战装备的主要发展方向，近年来许多战术导弹武器系统、遥控武器站和坦克都将行进间射击作为考核系统作战能力的重要功能指标。瞄准/射击线稳定技术是实现行进间射击、提高行进间射击精度的主要环节，它采用搭载观瞄和武器装备的稳定平台隔离车体航向、纵摇和横摇三个轴向的扰动，使瞄准/射击线在惯性空间下保持稳定。

伺服稳定平台通常采用反馈式稳定控制方法，将速率陀螺分别正交安装在稳定平台的各旋转轴上，敏感其相对惯性空间的旋转角速度，作为稳定环的反馈输入，实现平台的稳定。受重量、体积和功耗限制，伺服稳定平台多采用含减速机构的传动方式，使低功率的高速交流伺服电机输出更大的力矩，保证各旋转轴的加速和抗扰动能力。但含减速机构的传动机构引入了传动间隙、齿隙波动、弹性形变等非线性干扰，并叠加到速率陀螺的反馈速度中，降低了稳定环控制器的增益，当谐振频率较低时甚至会导致系统振荡，影响稳定控制性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种伺服稳定平台的补偿式稳定控制方法，以解决现有技术中非线性干扰对平台稳定控制造成影响的问题，实现伺服稳定平台的高精度稳定控制的目的。

针对现有技术中非线性干扰对平台稳定控制造成影响的问题，本发明提出一种伺服稳定平台的补偿式稳定控制方法，本方法的发明思路是：将三个速率陀螺安装在稳定平台底座上，分别敏感车体航向、纵摇和横摇三个轴向的角速度干扰，经坐标转换投影到伺服稳定平台的方位和俯仰轴，通过将投影后的角速度以及角速度积分补偿到速度和位置环路输入端，达到隔离车体扰动，保证平台惯性空间稳定的目的。

为达到以上目的，本发明采取如下技术方案：

一种伺服稳定平台的补偿式稳定控制方法，包括以下步骤：

(A)建立车体空间直角坐标系、伺服稳定平台的球坐标系；

(B)将三个速率陀螺固定在平台底座的安装基准面上，分别用于敏感车体的航向角速度、纵摇角速度、横摇角速度；

(C)将速率陀螺敏感车体的各角速度投影到伺服稳定平台的方位轴和俯仰轴上；

(D)将投影后的角速度、角速度积分分别补偿到控制回路的速度环、位置环。

所述速率陀螺为单轴速率陀螺仪。

步骤(A)中车体空间直角坐标系按照“右-前-上”的右手坐标系法则建立，通过坐标平移使车体坐标系原点与伺服稳定平台球坐标系圆心重合。

进一步的，车体空间直角坐标系(b系)遵循“右手原则”，X-Y-Z轴分别对应车体的“右-前-上”，航向角速度为沿Z轴方向旋转，顺时针为正；纵摇角速度为沿X轴方向旋转，顺时针为正；横摇角速度为沿Y轴方向旋转，顺时针为正。平台球坐标系d-α-β(t系)，d为稳定平台观瞄装置向目标方向伸展的射线(瞄准线)；α是方位角，为d射线在X-Y平面的投影与Y轴的夹角，右向为正，范围为[-180°,180°]；β是俯仰角，为d射线与X-Y平面的夹角，向上为正，范围为[-90°,90°]。