四环式两轴稳定平台闭锁环控制系统设计与应用王仁臻,陈祖金,聂文杰(中国空空导弹研究院,河南洛阳�471009)��摘�要:四环式两轴稳定是一种高精度的陀螺稳定方案,广泛应用于机载光电吊舱等侦察监视设备中。本文提出一种四环式两轴稳定平台闭锁环失稳的解决方案。为分析此方法的性能,给出了精确分析模型。结果表明,与传统的控制方式相比,对稳定平台实施改进型的控制策略,能够在不改变稳定平台硬件的前提下,将系统的动态性能和静态性能提高10%。关键词:稳定平台;闭锁;速度回路;位置回路;速度估计;三角函数;正割补偿中图分类号:TP273��文献标识码:A��文章编号:1673-5048(2010)06-0025-04DesignandApplicationofControlSystemforAtresiaFrameofFour�GimbalTwo�AxisGyro�StabilizedPlatformWANGRen�zhen,CHENZu�jin,NIEWen�jie(ChinaAirborneMissileAcademy,Luoyang471009,China)��Abstract:Four�gimbaltwo�axisgyro�stabilizedplatformiswidelyusedinmilitaryreconnaissanceandsurveillancesystem,suchasairborneelectro�opticalreconnaissancepod.Amethodtokeepupthestabilityofatresiaframeoffour�gimbaltwo�axisgyro�stabilizedplatformispresented.Mathematicalmodelforprecisionanalysisisformulatedtoevaluatetheperformanceofthepresentedapproach.Acontrastisgiventotesttheeffectivenessofthemethod.Theexperimentresultsshowthatthestabilityofatresiaframeisimprovedby10%intheimprovedcontrolwithoutchangingthehardwareofthesystem.��Keywords:stabilizedplatform;atresia;velocityloop;positionloop;velocityestimation;triangularfunction;secantcompensation0�引��言稳定平台是光电平台或位标器等光轴承载体的核心部件,它的作用是把稳定平台的承载体所受的比力按期望的坐标系分解为相应的比力分量,以模拟惯性坐标系。为了隔离承载体的方位角运动及俯仰角运动,需要建立一个相对惯性空间的四环式两轴稳定平台。陀螺仪是敏感平台相对惯性空间旋转运动的敏感器,相收稿日期:2008-09-11作者简介:王仁臻(1983-),云南镇雄人,工程师,研究方向是平台惯导系统。对惯性空间建立一个四环式两轴稳定平台时,通常采用两个单自由度陀螺仪,使它们的输入轴方向相互垂直设置。将陀螺仪的信号通过相应的稳定回路计算,输出驱动信号推动执行机构来使稳定平台台体稳定。如图1所示,当光电平台视轴垂直向下或导弹垂直发射,即第(2)环和第(4)环相互垂直,如果第(1)环视轴相对第(2)环之间的角度传感器给出一个不垂直信号�时,这时第(4)环的任何转动都不能消除以上不垂直的状态,使稳定平台失去稳定功能,从而第(4)环形成闭锁环的闭锁现象。本文提出了一种四环式两轴稳定平台闭锁环控制系统的工程设计和应用方法。2010年第6期2010年12月���������������航空兵器AEROWEAPONRY�����������������2010No.6Dec.2010图1�四环式两轴稳定平台框图1�稳定平台闭锁环控制系统数学模型四环式两轴稳定平台分别由四个独立的控制系统来完成,闭锁环的主要作用是保证第(1)环内视轴和第(2)环相互垂直,避免出现闭锁现象。当载体沿着Y轴转动,使第(4)环和第(2)环间形成的夹角�从0�到90�,即逐渐逼近闭锁区域时,闭锁环逐渐进入飞转状态。图2是闭锁环控制系统的结构框图,它由角位置指令通道、角位置传感器,角位置反馈通道、角位置环调节器和正割补偿环节、速度指令通道、速度环调节器、速度估计器、功率放大器、电机及平台负载等环节组成。图2�闭锁环控制系统框图指令通道信号�in是稳定平台第(1)环和第(2)环通过特定光学系统标定而确定的设定值,表征两轴稳定平台两输入轴相互垂直设置的指定量。标定后可避免进行第(1)环和第(2)环间耦合的解耦设计。三路角度传感器,一路测量第(1)环和第(2)环间夹角�12,作为位置环反馈通道信号;第二路测量第(2)环和第(4)环间夹角�,作为位置环正割补偿参数和速度指令调节器参数使用;第三路用于测量第(4)环与基座间相对角运动�X。WAPR是闭锁环控制系统在随动方式下位置环校正放大环节。WCOS是对闭锁环随动误差量正割补偿环节,其与...
