一种四轴惯性稳定平台伺服回路离散变结构控制方法技术

一种四轴惯性稳定平台伺服回路离散变结构控制方法，以混合式离散变结构控制为例，包括：根据台体上安装的陀螺仪输出的角速度，得到台体在X

【技术实现步骤摘要】
一种四轴惯性稳定平台伺服回路离散变结构控制方法


[0001]本专利技术涉及一种四轴惯性稳定平台伺服回路离散变结构控制方法，惯性测量


技术介绍

[0002]由于三轴惯性平台系统存在“框架锁定”现象，难以满足载体大机动运动的要求，因此，产生了四轴惯性平台系统。四轴惯性平台系统相对三轴惯性平台系统，在台体、内框架和中框架的基础上增加了外框架，外框架处于平台中框架和基座之间。
[0003]为了使平台台体相对惯性空间稳定，传统的解决方法如下：伺服回路根据内框架角度β
yk
和中框架角度β
xk
所处区间采用不同的解耦器，参见文献“四轴陀螺稳定平台的变结构分区控制，清华大学学报Vol.50,No.7,2010”。之所以采用分区控制，是因为依据3个陀螺仪输出与任意一个框架角联合控制四个轴端电机时都存在使电机驱动力矩为无穷大的区域，存在使控制失效的可能。
[0004]载体运动时，会使内框架角度和中框架角度处于不同的区间，采用分区控制时存在不同控制信号间的切换，即使采用迟滞继电特性的切换条件，但在切换时刻也会引起台体的瞬时抖动，导致平台台体相对空间有晃动。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，解决了台体相对惯性空间的高精度保持能力问题。
[0006]本专利技术目的通过以下技术方案予以实现：
[0007]一种四轴惯性稳定平台伺服回路混合式离散变结构控制方法，包括：
[0008](1)、根据台体上安装的陀螺仪输出的角速度，得到台体在X
p
轴、Y
p
轴和Z
p
轴上的角速度分量
[0009](2)、测量外框架绕中框架本体坐标系的X
p2
轴转动的角度β
xk
、中框架绕内框架本体坐标系的Y
p1
轴转动的角度β
yk
和角速度内框架绕台体本体坐标系的Z
p
轴转动的角度β
zk
和角速度
[0010](3)、计算台体、内框架、中框架和外框架的转动角速度，过程如下：
[0011](3.1)设置门限角度β
f
的值；
[0012](3.2)当β
xk
、β
yk
满足条件|cosβ
xk
|≥|sinβ
xk
cosβ
yk
|且|cosβ
xk
||≥sinβ
yk
|，或|sinβ
yk
|＞|cosβ
xk
|且|sinβ
yk
|≥|sinβ
xk
cosβ
yk
|且|sinβ
xk
|＜|sinβ
f
|时，具体计算公式如下：
[0013][0014][0015][0016][0017](3.3)当β
xk
、β
yk
不满足(3.2)的条件，而满足条件|sinβ
xk
cosβ
yk
|≥|sinβ
yk
|时，具体计算公式如下：
[0018][0019][0020][0021][0022](3.4)当β
xk
、β
yk
不满足(3.2)和(3.3)的条件时，具体计算公式如下：
[0023][0024][0025][0026][0027]其中，ω
z
为台体Z
p
轴的合成转动角速度；ω
y
为内框架Y
p1
轴的合成转动角速度；ω
x
为中框架X
p2
轴的合成转动角速度；ω
yk
′
为外框架Y
p3
轴的合成转动角速度。
[0028]一种四轴惯性稳定平台伺服回路组合半稳定式分区离散变结构控制方法，包括：
[0029](1)、根据台体上安装的陀螺仪输出的角速度，得到台体在X
p
轴、Y
p
轴和Z
p
轴上的角速度分量
[0030](2)、测量外框架绕中框架本体坐标系的X
p2
轴转动的角度β
xk
、中框架绕内框架本体坐标系的Y
p1
轴转动的角度β
yk
和角速度内框架绕台体本体坐标系的Z
p
轴转动的角度β
zk
和角速度
[0031](3)、计算台体、内框架、中框架和外框架的转动角速度，过程如下：
[0032](3.1)设置门限角度β
f
的值；
[0033](3.2)当β
xk
、β
yk
满足条件|cosβ
xk
|≥|sinβ
xk
cosβ
yk
|且|cosβ
xk
|≥|sinβ
yk
|，或|sinβ
yk
|＞|cosβ
xk
|且|sinβ
yk
|≥|sinβ
xk
cosβ
yk
|且|sinβ
xk
|＜|sinβ
f
|时，具体计算公式如下：
[0034][0035][0036][0037][0038](3.3)当β
xk
、β
yk
不满足(3.2)的条件时，具体计算公式如下：
[0039][0040][0041][0042][0043]其中，ω
z
为台体Z
p
轴的合成转动角速度；ω
y
为内框架Y
p1
轴的合成转动角速度；ω
x
为中框架X
p2
轴的合成转动角速度；ω
yk
′
为外框架Y
p3
轴的合成转动角速度。
[0044]一种四轴惯性稳定平台伺服回路协同半稳定式分区离散变结构控制方法，包括：
[0045](1)、根据台体上安装的陀螺仪输出的角速度，得到台体在X
p
轴、Y
p
轴和Z
p
轴上的角速度分量
[0046](2)、测量外框架绕中框架本体坐标系的X
p2
轴转动的角度β
xk
、中框架绕内框架本体坐标系的Y
p1
轴转动的角度β
yk
和角速度内框架绕台体本体坐标系的Z
p
轴转动的角度β
zk
和角速度
[0047](3)、计算台体、内框架、中框架和外框架的转动角速度，过程如下：
[0048](3.1)设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种四轴惯性稳定平台伺服回路混合式离散变结构控制方法，其特征在于，包括：(1)、根据台体上安装的陀螺仪输出的角速度，得到台体在X
p
轴、Y
p
轴和Z
p
轴上的角速度分量(2)、测量外框架绕中框架本体坐标系的X
p2
轴转动的角度β
xk
、中框架绕内框架本体坐标系的Y
p1
轴转动的角度β
yk
和角速度内框架绕台体本体坐标系的Z
p
轴转动的角度β
zk
和角速度(3)、计算台体、内框架、中框架和外框架的转动角速度，过程如下：(3.1)设置门限角度β
f
的值；(3.2)当β
xk
、β
yk
满足条件|cosβ
xk
|≥|sinβ
xk
cosβ
yk
|且|cosβ
xk
|≥|sinβ
yk
|，或|sinβ
yk
|＞|cosβ
xk
|且|sinβ
yk
|≥|sinβ
xk
cosβ
yk
|且|sinβ
xk
|＜|sinβ
f
|时，具体计算公式如下：|时，具体计算公式如下：|时，具体计算公式如下：|时，具体计算公式如下：(3.3)当β
xk
、β
yk
不满足(3.2)的条件，而满足条件|sinβ
xk cosβ
yk
|≥|sinβ
yk
|时，具体计算公式如下：算公式如下：算公式如下：算公式如下：(3.4)当β
xk
、β
yk
不满足(3.2)和(3.3)的条件时，具体计算公式如下：不满足(3.2)和(3.3)的条件时，具体计算公式如下：不满足(3.2)和(3.3)的条件时，具体计算公式如下：不满足(3.2)和(3.3)的条件时，具体计算公式如下：其中，ω
z
为台体Z
p
轴的合成转动角速度；ω
y
为内框架Y
p1
轴的合成转动角速度；ω
x
为中框架X
p2
轴的合成转动角速度；ω
yk
′
为外框架Y
p3
轴的合成转动角速度。2.根据权利要求1所述的离散变结构控制方法，其特征在于，满足步骤(3.2)的角度包括以下6个封闭区域：(2.1)由7条直线和1条曲线构成的封闭区域，直线和曲线方程为
(2.2)由10条直线和2条曲线构成的封闭区域，直线和曲线方程为(2.3)由7条直线和1条曲线构成的封闭区域，直线和曲线方程为(2.4)由7条直线和1条曲线构成的封闭区域，直线和曲线方程为
(2.5)由10条直线和2条曲线构成的封闭区域，直线和曲线方程为(2.6)由7条直线和1条曲线构成的封闭区域，直线和曲线方程为3.根据权利要求1所述的离散变结构控制方法，其特征在于，满足步骤(3.3)的角度包括以下4个封闭区域：
(3.1)由4条曲线构成的封闭区域，曲线方程为(3.2)由4条曲线构成的封闭区域，曲线方程为(3.3)由4条曲线构成的封闭区域，曲线方程为(3.4)由4条曲线构成的封闭区域，曲线方程为4.根据权利要求1所述的离散变结构控制方法，其特征在于，满足步骤(3.4)的角度包括以下6个封闭区域：(4.1)由5条直线和1条曲线构成的封闭区域，直线和曲线方程为(4.2)由5条直线和1条曲线构成的封闭区域，直线和曲线方程为
(4.3)由6条直线和2条曲线构成的封闭区域，直线和曲线方程为(4.4)由6条直线和2条曲线构成的封闭区域，直线和曲线方程为(4.5)由5条直线和1条曲线构成的封闭区域，直线和曲线方程为(4.6)由5条直线和1条曲线构成的封闭区域，直线和曲线方程为
5.一种四轴惯性稳定平台伺服回路组合半稳定式分区离散变结构控制方法，其特征在于，包括：(1)、根据台体上安装的陀螺仪输出的角速度，得到台体在X
p
轴、Y
p
轴和Z
p
轴上的角速度分量(2)、测量外框架绕中框架本体坐标系的X
p2
轴转动的角度β
xk
、中框架绕内框架本体坐标系的Y
p1
轴转动的角度β
yk
和角速度内框架绕台体本体坐标系的Z
p
轴转动的角度β
zk
和角速度(3)、计算台体、内框架、中框架和外框架的转动角速度，过程如下：(3.1)设置门限角度β
f
的值；(3.2)当β
xk
、β
yk
满足条件|cosβ
xk
|≥|sinβ
xk
cosβ
yk
|且|cosβ
xk
|≥|sinβ
yk
|，或|sinβ
yk
|＞|cosβ
xk
|且|sinβ
yk
|≥|sinβ
xk
cosβ
yk
|且|sinβ
xk
|＜|sinβ
f
|时，具体计算公式如下：|时，具体计算公式如下：|时，具体计算公式如下：|时，具体计算公式如下：(3.3)当β
xk
、β
yk
不满足(3.2)的条件时，具体计算公式如下：不满足(3.2)的条件时，具体计算公式如下：不满足(3.2)的条件时，具体计算公式如下：不满足(3.2)的条件时，具体计算公式如下：其中，ω
z
为台体Z
p
轴的合成转动角速度；ω
y
为内框架Y
p1
轴的合成转动角速度；ω
x
为中框架X
p2
轴的合成转动角速度；ω
yk
′
为外框架Y
p3
轴的合成转动角速度。6.根据权利要求5所述的离散变结构控制方法，其特征在于，满足步骤(3.2)的角度包括以下6个封闭区域：(6.1)由7条直线和1条曲线构成的封闭区域，直线和曲线方程为
(6.2)由10条直线和2条曲线构成的封闭区域，直线和曲线方程为(6.3)由7条直线和1条曲线构成的封闭区域，直线和曲线方程为(6.4)由7条直线和1条曲线构成的封闭区域，直线和曲线方程为
(6.5)由10条直线和2条曲线构成的封闭区域，...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏宗康，
申请(专利权)人：北京航天控制仪器研究所，
类型：发明
国别省市：