[發明專利]一種四軸慣性穩定平臺伺服回路柔順連續變結構控制方法

在審

• 申請號: 202310201007.9
• 申請日: 2023-03-03
• 公開（公告）號: CN116300446A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 魏宗康
• 申請（專利權）人: 北京航天控制儀器研究所
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 楊春穎

本發明公開了一種四軸慣性穩定平臺伺服回路柔順連續變結構控制方法，包括：根據臺體上安裝的陀螺儀輸出的角速度，得到臺體在Xsubgt;p/subgt;軸、Ysubgt;p/subgt;軸和Zsubgt;p/subgt;軸上的角速度分量和測量得到四軸慣性穩定平臺內部相對轉動的角度：βsubgt;xk/subgt;、βsubgt;yk/subgt;和βsubgt;zk/subgt;；根據給定的柔順連續變結構參數k的值，計算得到柔順連續變結構的角速度修正值Δω；根據βsubgt;xk/subgt;、βsubgt;yk/subgt;、βsubgt;zk/subgt;、和Δω，計算得到ωsubgt;z/subgt;、ωsubgt;y/subgt;、ωsubgt;x/subgt;和ωsubgt;yk′/subgt;；將計算得到的ωsubgt;z/subgt;、ωsubgt;y/subgt;、ωsubgt;x/subgt;和ωsubgt;yk′/subgt;反饋給四軸慣性穩定平臺伺服回路控制器，實現回路柔順連續變結構控制。本發明所述方法可以確保四軸慣性穩定平臺臺體相對慣性空間穩定，具有全姿態、高精度的優點。

技術領域

本發明屬于慣性測量技術領域，尤其涉及一種四軸慣性穩定平臺伺服回路柔順連續變結構控制方法。

背景技術

由于三軸慣性平臺存在“框架鎖定”現象，難以滿足載體大機動運動的要求，因此，產生了四軸慣性平臺。四軸慣性平臺相對三軸慣性平臺，在臺體、內框架和中框架的基礎上增加了外框架，外框架處于平臺中框架和基座之間。

在工程應用中，為了使四軸慣性平臺臺體相對慣性空間穩定，在內框架軸上安裝了限位擋釘以使內框架角度的范圍受限(一般不超過±45°)。當β_xk＝±90°時，內框架角將會隨著載體的運動而發生變化，不能保持在零位。

一種解決方法如下：“將外框架轉動90°的方法使內框架角回到零位附近，同時使中框架離開±90°位置，從而使得三框架四軸平臺重新符合傳統隨動回路工作條件”，參見文獻“四軸慣性平臺隨動框架控制策略研究，導航與控制2017年第4期”。采用該方法時，會使內框架角度和中框架角度處于不同的區間，內框架限位時柔順連續變結構控制存在不同控制信號間的切換，在切換時刻會引起臺體的瞬時抖動，導致臺體相對空間有晃動。

因此，本領域亟需研究一種新的解耦方法以改進內框架受限時柔順連續變結構控制的不足之處。

發明內容

本發明的技術解決問題：克服現有技術的不足，提供一種四軸慣性穩定平臺伺服回路柔順連續變結構控制方法，克服了內框架限位時柔順連續變結構控制在過渡過程中對臺體穩定性的影響，使得臺體相對慣性空間的穩定性增強，提高了四軸慣性穩定平臺導航解算的精度。

為了解決上述技術問題，本發明公開了一種四軸慣性穩定平臺伺服回路柔順連續變結構控制方法，包括：

根據臺體上安裝的陀螺儀輸出的角速度，得到臺體在X_p軸、Y_p軸和Z_p軸上的角速度分量ω_xp、ω_yp和ω_zp；

測量得到四軸慣性穩定平臺內部相對轉動的角度：β_xk、β_yk和β_zk；其中，β_xk表示外框架繞中框架本體坐標系的X_p2軸轉動的角度，β_yk表示中框架繞內框架本體坐標系的Y_p1軸轉動的角度，β_zk表示內框架繞臺體本體坐標系的Z_p軸轉動的角度；

給定柔順連續變結構參數k的值；

根據給定的柔順連續變結構參數k的值，計算得到柔順連續變結構的角速度修正值Δω；