船载天线平台稳定与跟踪控制技术研究

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1、UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA专业学位硕士学位论文MASTERTHESISFORPROFESSIONALDEGREE论文题S船载天线平台稳定与跟踪控制技术研究专业学位类别_____________工程硕士___________学号____________201222240925___________作者姓名________________罗健______________指导教师田忠研究员独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中

2、不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：塞日期:>/y年乙月7日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：戈'〈(袁导师签名：日期年（月&日分类号密级U

3、DCftl学位论乂船载天线平台稳定与跟踪控制技术研究罗健指导教师田忠研究员电子科技大学成都申请学位级别«页士专业学位类别工程硕士工程领域名称电子与通信工程提交论文日期灰d.”论文答辩曰期2^)/T-!>.Is)学位授予靴和日期电子科技大学及心年Z月>浐曰答辩委员会主席评阅人注h注明《国际十进分类法UDC》的类号。RESEARCHONSTABILIZATIONANDTRACKINGTECNOLOGIESFORANTENNAPLATFORMMOUNTEDONSHIPAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnolo

4、gyofChinaMajor:MasterofEngineeringAuthor:LuoJianAdvisor:Prof.TianZhongSchool:ResearchInstituteofElectronicScienceandTechnology摘要摘要船载定向辐射天线在跟踪运动目标时无法避免因船体运动引起的天线瞄准线晃动，瞄准线晃动不能保证天线对运动目标的高精度跟踪，因此需要采用稳定跟踪技术隔离船体扰动使得天线在惯性空间以稳定姿态跟踪运动目标。本文以支撑天线的伺服二自由度稳定平台作为研究主体，从提高天线平台动态响应能力、稳定和跟踪精度、抗外力干扰能力的角度出发，较为系统地研究了天

5、线平台稳定与跟踪控制技术，主要研究内容如下：分析了船体运动模型，阐述了船体运动对船载天线的影响。对船载天线平台进行了运动学建模，推导平台隔离船体角运动数学机理，讨论了陀螺的安装方案。对天线平台单轴控制环路进行了建模和设计，引入了电流环并采用内速度外稳定双环代替常规的单速度环，对电流环和速度环进行了设计和校正。建立了稳定环和位置环模型，讨论了稳定环中陀螺滤波的重要性，分析了位置环对扰动的隔离性能。针对瞄准线稳定控制系统的特点和要求，从改进控制结构和控制策略的角度出发，提出了一种基于PSO寻优的相对变论域FUZZY-PID复合控制方法。对FUZZY控制器输入除以绝对值小于1的幂函数型伸缩因子

6、进行扩张，输出再乘以调整因子从而相对性地改变论域。应用改进的PSO算法对伸缩因子和调整因子参数进行离线寻优，采用与PID结合的复合控制策略消除FUZZY控制的固有静差，仿真实验结果表明了该方法的可行性和有效性。分析了时滞对跟踪性能的影响。为了遏制目标机动性给跟踪带来的不利影响，采用当前统计模型对运动目标进行建模，应用自适应卡尔曼滤波对目标位置进行滤波和预测，保证天线对机动目标连续稳定的跟踪。为了降低时滞给跟踪带来的不利影响，位置环采用了内模控制结构，设计了双口内模控制器，仿真达到了良好的控制效果。采用基于LMS准则的FLP自适应滤波算法对陀螺进行滤波，并通过FPGA进行了硬件实现。搭建天

7、线稳定半实物验证平台，采用FPGA实现的方式对天线平台瞄准线控制算法进行了初步验证和分析。关键词：天线稳定平台，变论域，粒子群，预测滤波，内模控制，自适应FLP滤波IABSTRACTABSTRACTShip-basedantenna'sLOSwillbeinevitablyaffectedbyshakewhileantennatracksmovingtargets,LOS'sshakingcan'tensureantennatrac