[發(fā)明專(zhuān)利]一種四軸慣性穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)的伺服回路解耦方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610070760.9
• 申請(qǐng)日: 2016-02-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105698793A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏宗康
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京航天控制儀器研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G01C21/18
• 分類(lèi)號(hào): G01C21/18;G01C21/20
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專(zhuān)利中心 11009
• 代理人: 范曉毅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及慣性測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種四軸慣性穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)的 伺服回路解耦方法，主要用于航空、航天領(lǐng)域的全姿態(tài)高精度導(dǎo)航。

背景技術(shù)

由于三軸慣性平臺(tái)系統(tǒng)存在“框架鎖定”現(xiàn)象，難以滿(mǎn)足載體大機(jī)動(dòng)運(yùn) 動(dòng)的要求，因此，產(chǎn)生了四軸慣性平臺(tái)系統(tǒng)。四軸慣性平臺(tái)系統(tǒng)相對(duì)三軸慣 性平臺(tái)系統(tǒng)，在臺(tái)體、內(nèi)框架和外框架的基礎(chǔ)上增加了隨動(dòng)框架，隨動(dòng)框架 處于平臺(tái)外框架和基座之間。

傳統(tǒng)的解決方法如下：隨動(dòng)回路信號(hào)來(lái)自于內(nèi)框架角，采用正割分解器 進(jìn)行增益補(bǔ)償。但該方法的缺點(diǎn)是在外框架角為90°時(shí)，存在奇異值。參見(jiàn) 文獻(xiàn)“四軸平臺(tái)伺服系統(tǒng)建模研究，中國(guó)慣性技術(shù)學(xué)報(bào)Vol.10，No.5，2002 年10月”，以及“四軸平臺(tái)隨動(dòng)系統(tǒng)的模型分析與設(shè)計(jì)，導(dǎo)航與控制，2014 年第4期”。

目前，解決該問(wèn)題的辦法主要為：在外框架角為90°時(shí)采用框架鎖定， 一旦通過(guò)該角度值則又恢復(fù)成原隨動(dòng)方案。參見(jiàn)文獻(xiàn)“四軸平臺(tái)外框架角± 90°時(shí)運(yùn)動(dòng)特性仿真分析，導(dǎo)航與控制，2009年第2期”。但該方法的缺 點(diǎn)是，在外框架角一直保持90°時(shí)，則四軸平臺(tái)退化為三軸平臺(tái)，仍然存在 “框架鎖定”現(xiàn)象，不能實(shí)現(xiàn)載體運(yùn)動(dòng)的全姿態(tài)功能。

總之，上述方法存在著以條件判斷來(lái)克服奇異值的缺點(diǎn)，為此，需要研 究一種無(wú)奇異值、不受軌跡限制的解耦方法。

下面介紹目前現(xiàn)有技術(shù)的研究情況：

首先，四軸慣性穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)的五個(gè)本體坐標(biāo)系的定義如圖1所示，從中可以看出各本體坐標(biāo)系之間關(guān)系。在圖1中，設(shè)為內(nèi)框架相對(duì)臺(tái)體的相對(duì)角速度，為外框架相對(duì)內(nèi)框架的相對(duì)角速度，為為基座(箭體)相對(duì)外框架的相對(duì)角速度，為基座(箭體)相對(duì)隨動(dòng)框架的相對(duì)角速度。

設(shè)為臺(tái)體(包括陀螺儀殼體)對(duì)X_p、Y_p、Z_p軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；為內(nèi)框架對(duì)X_p1、Y_p1、Z_p1軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；為外框架對(duì)X_p2、Y_p2、Z_p2軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；為隨動(dòng)框架對(duì)X_p3、Y_p3、Z_p3軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。定義為折合到臺(tái)體軸X_p的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，為折合到臺(tái)體軸Y_p的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；J_xy、J_yx、J_xz、J_yz為框架系統(tǒng)的等效慣量積。其中：