【摘 要】
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陀螺稳定平台作为伺服控制系统的基石,它被广泛应用于船舶、坦克、运载火箭以及飞行器等高科技领域中。随着国防以及民用对稳定平台系统的响应速度、跟踪精度和抗扰性能要求的不断提高,传统的PID控制算法不能满足控制性能的需求,因此有必要研究陀螺稳定平台的先进控制算法。本文以两轴四框架陀螺稳定平台作为研究对象,以提升平台的动态响应特性和抗扰能力为目标来进行控制方法研究,主要工作内容如下:首先,介绍了稳定平台的
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陀螺稳定平台作为伺服控制系统的基石,它被广泛应用于船舶、坦克、运载火箭以及飞行器等高科技领域中。随着国防以及民用对稳定平台系统的响应速度、跟踪精度和抗扰性能要求的不断提高,传统的PID控制算法不能满足控制性能的需求,因此有必要研究陀螺稳定平台的先进控制算法。本文以两轴四框架陀螺稳定平台作为研究对象,以提升平台的动态响应特性和抗扰能力为目标来进行控制方法研究,主要工作内容如下:首先,介绍了稳定平台的组成以及工作模式,重点对稳定平台的模型进行分析,并对关键部件进行数学分析及建模,得出适用于本文研究的稳定平台模型。对影响系统稳定的扰动因素进行了分析,为后文仿真提供了模型和扰动依据。其次,先讨论了满足幅值、相位、鲁棒性和向量模型等条件的参数整定方法以及Chen教授提出的离散化方法,然后对系统满足这些方法的条件下进行FOPD控制器设计,并将其应用于稳定平台中。通过仿真得出该控制器响应速度快、调节范围广,但有一定超调量;同时对控制器的各个参数影响进行了分析。然后,在LADRC控制器的基础上,改进LESO观测器的状态矩阵信息,把被控对象的模型信息加入到状态矩阵中,得到改进的LADRC控制器。利用改进的LADRC对机载陀螺稳定平台进行模型信息估计,设计平台控制器进行仿真实验,在参数相同的条件下,得出改进后LADRC控制器的快速性提高0.3s,鲁棒性更强;且分析了其参数对整个系统性能的影响。最后,对FOPD控制器以及改进后LADRC控制器分析,提出了一种新的分数阶自抗扰控制器（FOADRC）。通过与PID、FOPD、LADRC三种控制器进行仿真,对比实验结果表明,在阶跃响应调节时间上提升3-4倍,在力矩干扰和载体速度干扰方面提升8-9倍,极大的提高了稳定平台的响应速度、抗扰性等控制性能,验证了该控制器的有效性。
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