车载平台系统的稳定研究（可复制）.pdf

要摘不稳定的实质是系统的光轴与目标之间有相对运动,包括平移和角运动,其中相对角运动对系统的影响尤为严重。因此,进行车载设备视轴稳定方法的研究对于提高车载稳定平台工作性能具有重要的意义。在详细分析速率陀螺平台稳定工作原理的基础上,研究车载系统的稳定控制方法,结合前馈控制,采用速度环与位置环的双环稳定方法控制系统的视轴稳定;根据系统器件及陀螺稳定平台的系统传递函数,利用经典控制系统的校正方法对本系统进行了校正,结果表明采用本设计方法能够满足系统的性能指标要求,提高车载平台系统工近几年车载稳定平台发展十分迅速,被广泛地应用于军事、公安、消防和环境检测等领域。车载平台系统能否稳定跟踪日标,是其可靠工作的关键因素。车载平台系统的性能指标要求,对系统硬件进行选型以及相关参数的计算,在此基础上推导了各元作的可靠性。关键词:陀螺稳定平台双环控制
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第一章绪论课题的目的和意义稳定平台的系统结构与控制方法车载稳定平台在民用和军用发展迅速,促使图像稳定技术不断完善,车载稳定平台在民事环境检测和交通测速中得到了广泛的应用,在军事应用中,车载稳定平台广泛的应用在坦克及装甲车平台上,进行火炮跟踪瞄准。由于近些年军事上的迅猛发展,从科索沃战争到海湾战争,车载稳定平台也得到了迅速的发展⋯。车载稳定平台系统的关键是陀螺稳定系统,陀螺稳定系统则是瞄准装置的核心子系统,其实现的主要功能是:隔离载体对瞄准装置的角运动干扰,减少由此引起的图像模糊,提高成像质量,使瞄准装置的视轴稳定、快速、准确地跟踪目标。陀螺稳定系统的一项关键技术就是在运动条件下对固定或运动目标进行稳定的瞄准跟踪,即实现视轴的稳定与跟踪。因此必须从技术上采取一系列措施,使得视轴能够在载体处于不规则运动的状况下稳定地指向目标。本文主要以车载设备为对象进行视轴稳定与跟虽然陀螺稳定技术已经应用多年,但面对新的应用场合和应用要求,也出现了一些新的问题需要研究解决,本文针对轮式轻型车载应用,研究其车载设备的视轴稳定与跟踪技术,是车载设备自动化的关键技术之一,对于相关系统的研制,具有重要的现实意义和明确的应用需求“”“.跋炱教ㄎ榷ǖ囊蛩亍其它因素的影响而变动。而在机载或机动的陆基平台中的光学跟踪系统,都会由于基座的运动干扰而使视轴发生晃动,造成图像模糊,甚至丢失目标。使视轴产生不稳定Σ粒涸诨敫偌苤溆捎谥岢小⒘氐缁缢ⅰ⒌嫉缁返拇嬖诙摩擦ň材Σ痢⒖饴啬Σ梁驼持湍Σ,基座的纵倾、滚动和偏航等角运动会由于摩擦的存在而耦合到跟踪架各轴形成摩擦干扰力矩;柿坎痪猓褐柿坎痪馐怯捎诟偌艿闹市钠ɡ胄V幔佣够南性振动对跟踪架的各轴形成干扰力矩,线缆的弹性也会产生不平衡力矩;婊痪猓喝绻偌苤苯佑胪饨缈掌嘟哟ィ饔糜谄渫饪巧系目掌踪技术的研究。车载稳定平台系统的视轴是系统的基准,它应跟踪目标在空间的运动,不应当受的因素很多,主要因素有:
动载荷会形成很大的干扰力矩;嵛蜀詈希河捎诨导庸せ蚧蛋沧笆贝嬖谖蟛睿备偌苋颇持嵩硕被ǜ衅髟肷捍ǜ衅鞯脑肷嵬ü刂苹芈酚跋炜刂屏浚佣允又嵛榷ㄐ成干扰。陀螺仪噪声的影响尤其严重。为了获得高的稳定精度。上述某些因素的影响可以在机械设计、加工以及安装时加以抑制或消除,但系统中的摩擦力矩、陀螺噪声和机械谐振对平台稳定的影响却很难有效的抑制,摩擦的存在将影响系统的低速特性,陀螺噪声将限制系统的频带宽度,从而影响系统的快速性。因此,上述因素的影响必须采用有效的软硬件方法加以克服。.榷ㄆ教ㄏ低辰峁要保证视轴稳定,最重要的就是要隔离基座的运动对光学传感器系统产生的扰动,最直观的方法是采用被动隔离的方法,即将光学传感器系统安装在减震装置上,如无角位移减震器。但由于减震器只能隔离载体的高频低幅振动震后的低频振动仍然会对视轴产生扰动,因此,被动隔离的方法常与其它稳定方法混合使用‘”。与被动隔离的方法相对面言,常用的稳定方法均为主动稳定方法:整体稳定整体稳定是将全部的光学系统安装在一个用环架系统悬挂起来的台体上,并用陀螺等惯性传感器安装于台体上,,可分为单轴、两轴和三轴稳定平台。本文主要采用的是双轴陀螺稳定平台,在第二章做出了详细的介绍。整体稳定平台的基本工作原理是:当环架的支承轴无任何干扰力矩作用时,平台将相对惯性空间始终保持在原来的方位上,当平台因干扰力矩作用而偏离原来的方位时,陀螺敏感平台变化的姿态角或角速率,并经过放大后反馈绘环架的力矩电机,通过力矩电机产生补偿力矩对干扰力矩进行补偿,从而使平台保持稳定,而平台的稳定也就保证了其上的光学系统的视轴的稳定,即视轴的稳定是通过对整个台体的稳定来实现的。要保证视轴稳定至少要采用两轴稳定平台,而两轴稳定平台的原理决定了它不可能完全隔离载体运动产生的干扰力矩,会引起图像的旋转。两轴、三轴稳定平台整体稳定要求电机直接驱动平台,这种平台