一种高速旋转平台的视线稳定控制方法
【专利摘要】本发明属于光电稳定跟踪平台【技术领域】，具体涉及一种高速旋转平台的视线稳定控制方法。其包括如下步骤：步骤一：建立坐标系，包括基座坐标系、外框坐标系、内框坐标系；步骤二：基于步骤一建立的坐标系，建立框架动力学关系；步骤三：基于步骤二建立的动力学关系，对高速旋转平台进行双稳定环串级控制。该方法将高速旋转平台的视线稳定方法分成旋转稳定和直接视线稳定两类控制回路，各回路采取独立的控制器设计，有效分离了高速旋转对视线稳定的影响，提高了视轴稳定精度，克服了现有光电稳定平台在高速旋转状态下稳定精度差的缺点，解决了光电平台，特别是凝视型红外导引头系统的高稳定度和高精度问题。
【专利说明】一种高速旋转平台的视线稳定控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于光电稳定跟踪平台【技术领域】，具体涉及一种高速旋转平台的视线稳定控制方法。
【背景技术】
[0002]传统光电稳定平台一般米取直接稳定或捷联稳定方式,对于高速旋转的运动载体，受惯性器件性能的影响，测量量程和测量带宽均达不到稳定高速旋转平台的要求，传统稳定平台的控制方法不能有效隔离载体运动。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种高速旋转平台的视线稳定控制方法，具体为一种旋转稳定+视线稳定的双稳定环方法，将高速旋转平台的视线稳定方法分成旋转稳定和直接视线稳定两类控制回路，各回路采取独立的控制器设计，有效分离了高速旋转对视线稳定的影响，提高了视轴稳定精度，克服了现有光电稳定平台在高速旋转状态下稳定精度差的缺点，解决了光电平台，特别是凝视型红外导引头系统的高稳定度和高精度问题。
[0004]为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为:
[0005]一种高速旋转平台的视线稳定控制方法，包括以下步骤:
[0006]所述高速旋转平台包括基座、滚转轴固定部分、滚转轴转动部分、滚转单轴速率陀螺、俯仰支架、俯仰轴固定部分、俯仰轴转动部分、俯仰双轴速率陀螺和俯仰包；其中基座处于高速旋转状态，基座与滚转轴固定部分通过机械固定连接，滚转单轴速率陀螺通过螺钉连接固定于滚转轴转动部分上，俯仰支架与俯仰轴固定部分通过机械固定连接，滚转轴转动部分与俯仰支架通过机`械固定连接，滚转轴转动部分与俯仰包通过机械固定连接，俯仰双轴速率陀螺通过螺钉连接固定于俯仰包中；
[0007]步骤一:建立坐标系，包括基座坐标系、外框坐标系、内框坐标系；
[0008]步骤二:基于步骤一建立的坐标系，建立框架动力学关系；
[0009]步骤三:基于步骤二建立的动力学关系，对高速旋转平台进行双稳定环串级控制。
[0010]所述步骤一建立的坐标系如下:Bx，By, Bz为基座坐标系，基座滚转运动表示为Bz轴，基座俯仰运动表示为By轴，基座偏航运动表示为Bx轴，Ox, 0y, Oz为外框坐标系，滚转轴转动部分滚转运动与Bz方向一致表示为Oz轴，滚转轴转动部分俯仰运动表示为Oy轴，滚转轴转动部分偏航运动表达为Ox轴，Ix，Iy, Iz为内框坐标系，俯仰包的视轴表示为Ix轴，俯仰包的俯仰轴运动表示为Iy轴，俯仰包的滚转运动表示为Iz轴；滚转单轴速率陀螺敏感Oz轴的惯性速度，俯仰双轴速率陀螺分别敏感Iy和Iz轴的惯性速度。
[0011]所述步骤二建立的框架动力学关系如下:
[0012]
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【权利要求】
1.一种高速旋转平台的视线稳定控制方法，其特征在于:该方法包括以下步骤: 所述高速旋转平台包括基座(1)、滚转轴固定部分(2)、滚转轴转动部分(3)、滚转单轴速率陀螺(4)、俯仰支架(5)、俯仰轴固定部分(6)、俯仰轴转动部分(7)、俯仰双轴速率陀螺(8)和俯仰包(9);其中基座(1)处于高速旋转状态，基座(1)与滚转轴固定部分(2 )通过机械固定连接，滚转单轴速率陀螺(4)通过螺钉连接固定于滚转轴转动部分(3)上，俯仰支架(5)与俯仰轴固定部分(6)通过机械固定连接,滚转轴转动部分(3)与俯仰支架(5)通过机械固定连接，滚转轴转动部分(7)与俯仰包(9)通过机械固定连接，俯仰双轴速率陀螺(8)通过螺钉连接固定于俯仰包(9)中； 步骤一:建立坐标系，包括基座坐标系、外框坐标系、内框坐标系； 步骤二:基于步骤一建立的坐标系，建立框架动力学关系； 步骤三:基于步骤二建立的动力学关系，对高速旋转平台进行双稳定环串级控制。
2.根据权利要求1所述的高速旋转平台的视线稳定控制方法，其特征在于:所述步骤一建立的坐标系如下:Bx，By，Bz为基座坐标系，基座(1)滚转运动(12)表示为Bz轴，基座(I)俯仰运动(11)表示为By轴，基座(1)偏航运动(10)表示为Bx轴，Ox，Oy，Oz为外框坐标系，滚转轴转动部分(3)滚转运动(15)与Bz方向一致表示为Oz轴，滚转轴转动部分(3)俯仰运动(14)表示为Oy轴，滚转轴转动部分(3)偏航运动(13)表达为Ox轴，Ix，Iy，Iz为内框坐标系，俯仰包(9 )的视轴(16 )表示为Ix轴，俯仰包(9 )的俯仰轴运动(17 )表示为Iy轴，俯仰包(9)的滚转运动(18)表示为Iz轴；滚转单轴速率陀螺(4)敏感Oz轴的惯性速度，俯仰双轴速率陀螺(8)分别敏感Iy和Iz轴的惯性速度。
3.根据权利要求2所述的高速旋转平台的视线稳定控制方法，其特征在于:所述步骤二建立的框架动力学关系如下:
4.根据权利要求3所述的高速旋转平台的视线稳定控制方法，其特征在于:所述步骤三对高速旋转平台进行双稳定环串级控制方法具体为:给定信号和反馈信号ωΙζ的信号差是外稳定环控制器W1 (S)的输入，kgl为ωΙζ的反馈比例系数，由控制器W1 (S)负责除滚转ωωζ干扰以外的干扰的控制，由反馈信号ωΒζ经比例变换kg2输入内稳定环控制器W2 (S)，控制器W2 (S)负责抑制滚转ωΒζ干扰，控制器巧(s)和W2 (S)的输出进入功率放大环节Iii变为控制力矩输出给控制对象P (s),最终完成双环稳定控制。
【文档编号】G05B13/00GK103823363SQ201210468008
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2012年11月19日 优先权日:2012年11月19日
【发明者】陈冬, 刘峰, 覃奋, 王鹏飞, 张玉洁 申请人:中国航天科工集团第二研究院二〇七所