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1、第36卷增刊福州大学学报(自然科学版)Vol.36Supp.2008年9月JournalofFuzhouUniversity(NaturalScience)Sep.2008文章编号:1000-2243(2008)S0-S161-05惯性平台稳定回路的多环控制周结华,彭侠夫,何栋炜(厦门大学信息科学与技术学院,福建厦门361005)摘要:稳定回路在惯性平台工作过程中起着重要的作用,它的精度直接影响着惯性平台的精度.稳定回路是通过控制直流力矩电机的工作来实现系统的控制,通常稳定回路都是通过在系统中加位置控制环的方式达到控制的性能要求.本文采用多环控制的方式来设计稳
2、定回路,并且针对实际工程应用的直流力矩电机,利用MATLAB进行仿真,验证了其设计的性能.关键词:惯性稳定平台;稳定回路;多环控制;MATLAB仿真中图分类号:TP273文献标识码:AMulti-loopcontrolofinertialplatformservoloopZHOUJie-hua,PENGXia-fu,HEDong-wei(CollegeofInformationScienceandTechnology,XiamenUniversity,Xiamen,Fujian361005,China)Abstract:Theservoloopplaysimp
3、ortantroleintheworkprocessofinertialplatform,soitsaccuracydirectlyaffectstheaccuracyoftheinertialplatform.Theservoloopusesthedirectcurrentmomentmo2tortocarryoutthecontrolofthesystem,anditusedtoaddthepositioncontroltoenhancetheper2formanceofthesystem.Thearticleusesmulti-loopcontrolto
4、designtheservoloopandmakesuseofMATLABtosimulationwhichverifiestheperformanceofthesystem.Keywords:inertialstableplatform;servoloop;multi-loopcontrol;MATLABsimulation[1]惯性稳定平台在工作过程中,主要使平台跟踪地理坐标系.要使平台成功地跟踪地理坐标系,就需要给陀螺仪施加控制力矩使主轴随地理坐标系进动.而稳定回路的功能之一就是保证平台台体准确地跟踪陀螺仪主轴的进动,从而达到平台跟踪地理坐标系的目的.在
5、惯性稳定平台工作过程中,稳定回路除了能实现可靠的跟踪功能,还必须实现稳定的功能,即稳定回路应该尽量减小各种干扰力矩对台体跟踪陀螺主轴的影响.所以对稳定回路的研究有利于提高惯性稳定平台的性能.1稳定回路的结构和数学模型1.1稳定回路结构[2]稳定回路实际上是一个位置反馈控制系统,其结构如图1所示.一般稳定回路由机械平台、三环框图1稳定回路结构框图Fig.1Thestructureschemeofservoloop收稿日期:2008-06-12作者简介:周结华(1983-),男,硕士研究生;通讯联系人:彭侠夫,教授,博士生导师.基金项目:国家985工程资助项目(0
6、000-X07204).·162·福州大学学报(自然科学版)第36卷架和安装在平台上的陀螺仪、力矩电机、坐标变换器以及控制电路组成.机械平台是安装陀螺仪和加速度的载体,三环框架为其提供3个方向的转动自由度.陀螺仪是角度敏感元件,敏感平台与陀螺仪主轴之间的角度差.输出幅度与此角度差成比例的正弦信号,该正弦信号经前置放大环节放大,经线路传输给控制电路板,在控制电路板进行选频放大、带通滤波、全波相敏解调、低通滤波、校正、直流放大、PWM调制、再经桥式功率放大后驱动力矩电机,使力矩电机带动各环转动相应的角度.由于是三环结构,需要3条稳定回路,即方位稳定回路、横摇稳定回
7、路、纵摇稳定回路.因此实际的平台动力学方程应该是三维向量方程.平台的控制量、干扰输入、平台输入输出等都是三维空间向量,所以在三维向量间存在交叉耦合.根据有关文献论述,这种交叉耦合作用通常不太显著,在实际设计时可以按[3]单通道原理进行,而且通过实践证明也是可行的.为此,在本文中分析稳定回路时只分析方位稳定回路的情况,另外横摇稳定回路和纵摇稳定回路与方位稳定回路的设计思想类似.1.2稳定回路的数学模型及其经典控制方式根据有关文献分析可知,在整个平台系统中除了直流力矩电机和校正网络外,其它所有环节均可看作比例环节,而且在稳定系统中,平台台体可以看作力矩电机的负载,
8、它所影响的只是力矩电机的机电时间常数.
