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1、Inertial Platform Control惯导平台的控制惯导平台的控制1Lecture 8 - Inertial Platform ControlOutlineq 惯导平台的伺服回路惯导平台的伺服回路 - 稳定与跟踪稳定与跟踪q 惯导平台的修正回路惯导平台的修正回路 舒拉调谐舒拉调谐 2Lecture 8 - Inertial Platform Control1.0 平台控制平台控制: 问题问题平台的抗外界干扰能力怎么样平台的抗外界干扰能力怎么样? 陀螺的误差如何影响平台的陀螺的误差如何影响平台的精度精度?指令角速率是如何传递给指令角速率是如何传递给平台的平台的?系统是否稳定系统是否稳
2、定? 3Lecture 8 - Inertial Platform Control1.1 单轴伺服系统单轴伺服系统利用单自由度积分陀螺仪实现平台单轴伺服利用单自由度积分陀螺仪实现平台单轴伺服平台稳定平台稳定平台跟踪平台跟踪4Lecture 8 - Inertial Platform Control1.4 单轴系统组件单轴系统组件系统组件系统组件:平台平台电机电机陀螺陀螺控制器控制器陀螺陀螺平台平台控制器控制器电机电机平台传函平台传函 陀螺陀螺 或或控制器控制器 - 静态增益静态增益 C1 电机电机5Lecture 8 - Inertial Platform Control1.5 单轴系统方框图
3、单轴系统方框图陀螺陀螺平台平台控制器控制器电机电机或更详细地或更详细地表示为表示为陀螺力矩陀螺力矩6Lecture 8 - Inertial Platform Control陀螺力矩陀螺力矩1.5 陀螺力矩陀螺力矩平台给陀螺的强迫力矩平台给陀螺的强迫力矩陀螺给平台的反抗力矩陀螺给平台的反抗力矩远小于电机力矩远小于电机力矩 , 常常常常可以忽略可以忽略7Lecture 8 - Inertial Platform Control陀螺力矩陀螺力矩1.6 平台干扰力矩的影响平台干扰力矩的影响假设假设8Lecture 8 - Inertial Platform Control1.6 静态伺服刚度静态伺服
4、刚度9Lecture 8 - Inertial Platform Control1.6 静态伺服刚度静态伺服刚度对常值干扰对常值干扰 MfY , 利用终值定理利用终值定理静态伺服刚度静态伺服刚度减小稳态误差的途径减小稳态误差的途径 C1C2H10Lecture 8 - Inertial Platform Control1.6 动态刚度动态刚度当当 MfY 为正弦函数时：动态刚度为正弦函数时：动态刚度Jp 对平台动态刚度的影响对平台动态刚度的影响11Lecture 8 - Inertial Platform Control1.7 陀螺干扰力矩的影响陀螺干扰力矩的影响陀螺力矩陀螺力矩由陀螺仪干扰力
5、矩导致的平台静态误差角由陀螺仪干扰力矩导致的平台静态误差角 12Lecture 8 - Inertial Platform Control1.7 陀螺干扰力矩的影响陀螺干扰力矩的影响对阶跃输入对阶跃输入 Mfx, 其稳态响应其稳态响应 影响影响: 平台的漂移平台的漂移 (角速度角速度) 13Lecture 8 - Inertial Platform Control1.8 陀螺控制力矩的影响陀螺控制力矩的影响陀螺力矩陀螺力矩对于阶跃形式的干扰力矩对于阶跃形式的干扰力矩 Mfx, 稳态误差稳态误差: 用指令力矩用指令力矩 MB 替代替代 MfX, 得得 或或14Lecture 8 - Inerti
6、al Platform Control1.9 系统稳定性分析系统稳定性分析 化简化简陀螺力矩陀螺力矩忽略陀螺力矩忽略陀螺力矩, 并把并把电机的传递函数简化电机的传递函数简化为为 C2, 得到得到15Lecture 8 - Inertial Platform Control1.9 系统稳定性分析系统稳定性分析 根轨迹根轨迹系统开环传递函数系统开环传递函数设设 G(s) = C1S根轨迹图根轨迹图对任何开环增益对任何开环增益 K ，系统都是不稳定的系统都是不稳定的16Lecture 8 - Inertial Platform Control1.9 系统稳定性分析系统稳定性分析- 校正校正引入超前校
7、正环节引入超前校正环节校正后的根轨迹校正后的根轨迹:S条件稳定系统条件稳定系统17Lecture 8 - Inertial Platform Control1.0 平台控制平台控制: 问题问题平台的抗外界干扰能力怎么样平台的抗外界干扰能力怎么样? 陀螺的误差如何影响平台的陀螺的误差如何影响平台的精度精度?指令角速率是如何传递给指令角速率是如何传递给平台的平台的?系统是否稳定系统是否稳定? 18Lecture 8 - Inertial Platform ControlOutlineq 惯导平台的伺服回路惯导平台的伺服回路 - 稳定与跟踪稳定与跟踪q 惯导平台的修正回路惯导平台的修正回路 舒拉调谐
8、舒拉调谐 19Lecture 8 - Inertial Platform Control2.1 修正回路修正回路: 概述概述基于地理坐标系的平台惯导系统中修正回路的目的基于地理坐标系的平台惯导系统中修正回路的目的 使平台跟踪地理坐标系使平台跟踪地理坐标系单取一条修正回路进行分析单取一条修正回路进行分析 - 北向修正回路北向修正回路假设初始时刻假设初始时刻:q 平台的平台的 Yp 轴轴指北指北q 平台的平台的 Xp 轴指东轴指东20Lecture 8 - Inertial Platform Control2.2 北向修正回路北向修正回路初始时刻初始时刻: q 平台的平台的 Yp 轴指北轴指北q
9、平台的平台的 Xp 轴指东轴指东M2M121Lecture 8 - Inertial Platform Control2.3*方框图方框图servo loopupdating loop平台伺服回路的闭环传函的简化平台伺服回路的闭环传函的简化: -1/HS22Lecture 8 - Inertial Platform Control2.3 避免载体加速度的影响避免载体加速度的影响23Lecture 8 - Inertial Platform Control2.4 避免地球自转的影响避免地球自转的影响24Lecture 8 - Inertial Platform Control2.5 舒勒调谐舒勒
10、调谐消除了载体的机动运动和地消除了载体的机动运动和地球的自转运动导致的平台跟球的自转运动导致的平台跟踪失准角踪失准角对于对于有有其中其中对应对应 84.4 分钟的周期分钟的周期- 舒勒频率舒勒频率, 舒勒周期舒勒周期, 舒勒调谐舒勒调谐25Lecture 8 - Inertial Platform Control2.7 舒勒调谐的实质舒勒调谐的实质实质上是为了修正惯导平台（人工通道）永远跟踪上真实地理坐标系实质上是为了修正惯导平台（人工通道）永远跟踪上真实地理坐标系（现实通道）的转动，而对修正回路（人工通道）的增益参数进行调节，（现实通道）的转动，而对修正回路（人工通道）的增益参数进行调节，使之与现实通道的对应增益匹配的过程使之与现实通道的对应增益匹配的过程.26Lecture 8 - Inertial Platform ControlEND27Lecture 8 - Inertial Platform Control
