[發明專利]船舶慣導系統自主式無超調狀態切換方法

有效

• 申請號: 201110264298.3
• 申請日: 2011-09-08
• 公開（公告）號: CN102419181A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發明（設計）人: 查峰;覃方君;許江寧;李安;胡柏青;李京書;常國兵
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍工程大學
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 潘杰

技術領域

本發明涉及慣性導航技術領域，具體地指一種船舶慣導系統自主式無超調狀態切換方法。?

技術背景

慣導系統的水平回路實質為一臨界穩定的二階系統，系統在誤差源(陀螺漂移、加速度計零偏等)作用下，輸出呈現出周期性振蕩趨勢。為了抑制系統的振蕩性誤差，一種有效的解決辦法就是在系統回路中加入校正環節，改變系統回路的特征根，使得回路具有阻尼作用，以衰減由于誤差源引起的振蕩性誤差。根據控制理論可知，加入校正環節以后，使得慣導系統精度受載體加速度影響強烈，因此在船舶處于機動狀態時，需要使慣導系統由校正狀態切換至無校正狀態。因此船舶在航行過程中，會根據載體的運動狀態頻繁調整慣導系統的工作狀態。當系統無校正狀態切換至校正狀態時，系統回路因加入阻尼環節后狀態發生突變，這會導致系統在進行“無校正到校正”狀態切換時引起超調誤差。以系統水平校正為例，在進行無校正到水平校正的狀態切換時，系統將在1～2個舒拉周期內(一個舒拉周期為84.4分鐘)完成狀態過渡過程，因此在這段過程中出現的超調誤差將使得慣導系統的輸出信息不可用，極大的影響了慣導系統精度和船舶的航行安全。?

相關研究(程建華，趙琳，宋君才等.自動補償技術在平臺慣導系統狀態切換中的應用研究)目前從“動平衡”的角度解釋了超調誤差的原因，提出利用外速度進行超調補償。但這種補償方式依賴于外測速度，且可能有剩余未補償誤差，該剩余未補償誤差對慣導系統精度和船舶的航行安全均有較大影響。?

發明內容

本發明的目的就是要提供一種船舶慣導系統自主式無超調狀態切換方法，該方法能實現在不依賴外界速度的情況下，徹底抑制?因狀態切換(無校正到校正)過程中產生的超調誤差。?

為實現上述目的，本發明所設計一種船舶慣導系統自主式無超調狀態切換方法，其特征在于，它包括如下步驟：?

步驟S?11：根據船舶運動狀態從抑制系統誤差方面和減小校正環節對系統回路的影響兩個方面考慮，確定適合于船舶狀態的阻尼比ζ；?

步驟S12：確定校正環節的時域參數，所述時域參數包括諧振峰值M_r和調節時間t_s，?

根據二階系統諧振峰值與阻尼比的關系式?

Mr=12ζ1-ζ2---(1)]]>

將步驟S11中得到的阻尼比ζ代入其中，得出系統的諧振峰值M_r；同時，設定校正過程的調節時間t_s為給定值A；?

步驟S13：確定校正過程期望的截止頻率，?

根據高階系統頻域和時域指標的關系式?

ts=Kπωc---(2)]]>

式中：K＝2+1.5(M_r-1)+2.5(M_r-1)²，t_s為步驟S12中調節時間給定值A；M_r為步驟S12中諧振峰值M_r；?

得到校正過程期望的截止頻率ω_c；?

步驟S14：確定校正環節的系統帶寬；?

根據自動控制系統理論，得到系統帶寬與最大相角裕度的關系式?