[发明专利]一种四轴惯性稳定平台伺服回路离散变结构控制方法

说明书

本发明公开了一种四轴惯性稳定平台伺服回路离散变结构控制方法，包括：根据台体上安装的陀螺仪输出的角速度，得到台体在Xsubgt;p/subgt;轴、Ysubgt;p/subgt;轴和Zsubgt;p/subgt;轴上的角速度分量和测量得到四轴惯性稳定平台内部相对转动的角度和角速度：βsubgt;xk/subgt;、βsubgt;yk/subgt;、βsubgt;zk/subgt;和根据βsubgt;xk/subgt;、βsubgt;yk/subgt;、βsubgt;zk/subgt;和计算得到ωsubgt;z/subgt;、ωsubgt;y/subgt;、ωsubgt;x/subgt;和ωsubgt;yk′/subgt;；将计算得到的ωsubgt;z/subgt;、ωsubgt;y/subgt;、ωsubgt;x/subgt;和ωsubgt;yk′/subgt;反馈给四轴惯性稳定平台伺服回路控制器，实现离散变结构控制。本发明所述的方法可以避免伺服回路解耦过程中奇异值的发生，确保四轴惯性稳定平台台体相对惯性空间稳定，具有全姿态、高精度、区间切换相对平稳的优点。

技术领域

本发明属于惯性测量技术领域，尤其涉及一种四轴惯性稳定平台伺服回路离散变结构控制方法。

背景技术

由于三轴惯性平台存在“框架锁定”现象，难以满足载体大机动运动的要求，因此，产生了四轴惯性平台系统。四轴惯性平台相对三轴惯性平台，在台体、内框架和中框架的基础上增加了外框架，外框架处于平台中框架和基座之间。

为了使四轴惯性平台台体相对惯性空间稳定，传统的解决方法如下：伺服回路根据内框架角度β_yk和中框架角度β_xk所处区间采用不同的解耦器，参见文献“四轴陀螺稳定平台的变结构分区控制，清华大学学报Vol.50,No.7,2010”。之所以采用分区控制，是因为依据3个陀螺仪输出与任意一个框架角联合控制四个轴端电机时都存在使电机驱动力矩为无穷大的区域，存在使控制失效的可能。

载体运动时，会使内框架角度和中框架角度处于不同的区间，采用分区控制时存在不同控制信号间的切换，即使采用迟滞继电特性的切换条件，但在切换时刻也会引起台体的瞬时抖动，导致平台台体相对空间有晃动。

因此，本领域亟需研究一种新的解耦方法以改进区间变结构控制的不足之处。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种四轴惯性稳定平台伺服回路离散变结构控制方法，通过设置四轴惯性稳定平台内框架角和中框架角的合理区间，使得随动回路中被稳定的角速度与执行机构的相关性最大且尽量避免接近奇异点位，从而尽可能减小随动回路对稳定回路的影响，使切换控制过程兼顾超调量和全姿态。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种四轴惯性稳定平台伺服回路离散变结构控制方法，包括：

根据台体上安装的陀螺仪输出的角速度，得到台体在X_p轴、Y_p轴和Z_p轴上的角速度分量和

测量得到四轴惯性稳定平台内部相对转动的角度和角速度：β_xk、β_yk、β_zk和其中，β_xk表示外框架绕中框架本体坐标系的X_p2轴转动的角度，β_yk表示中框架绕内框架本体坐标系的Y_p1轴转动的角度，表示中框架绕内框架本体坐标系的Y_p1轴转动的角速度，β_zk表示内框架绕台体本体坐标系的Z_p轴转动的角度，表示内框架绕台体本体坐标系的Z_p轴转动的角速度；