四轴惯性平台随动框架控制策略研究

三框架四轴平台系统的随动回路依靠控制随动框架转动使内环框架角始终保持在零位附近,用以保证载体在内环轴方向上具备全方位机动的能力.然而当外环框架角工作在±90°附近时,随动回路会失去正常功能,进入不稳定状态.为了解决这个问题,提出了一种新的随动框架控制方案,保证外环框架角在±90°时随动框架处于稳定状态,同时内环轴所指方向仍然可以进行大范围机动,从而使得三框架四轴平台实现真正的全方位机动能力.     

三框架四轴惯性平台系统弹体姿态角解算方法

三框架四轴平台虽然满足了导弹武器系统全姿态机动的需求,但由于增加了一个框架角,弹体姿态的解算却比三轴平台复杂得多.根据随动回路的工作特点,推导出了三框架四轴惯性平台系统各种工况下由四个框架角输出解算弹体的三个姿态角的公式.     

一种惯性平台随动轴控制方法设计与实现

三框架四轴惯性平台通过随动轴跟随内环轴运动,使外环轴和内环轴保持 正交,避免发生框架锁定,该过程一般由角度控制实现。当外环轴经过±90°时,随动轴 与内环轴之间的投影关系消失,随动轴控制处于开环状态,随动框架被力矩电机驱动作 加速旋转,严重影响姿态输出和平台安全性。从工程实用性出发,针对随动回路模拟电 路,设计一种双环反馈控制方法,在角度反馈基础上加入角速度反馈,同时根据外环角 度动态调节速度反馈增益,使随动轴始终处于受控状态,避免出现框架飞转。     

四轴平台外框架角±90°时运动特性仿真分析

本文介绍了四轴平台随动回路的工作原理,通过系统建模及仿真得到系统在外框架角±90°及附近的运动情况,在此基础上提出了解决方法,并通过仿真验证了其有效性。     

全姿态惯导系统全方位射向装定技术研究

由于增加了随动回路控制,三框架四轴平台系统要完成高精度射向装定必须综合考虑基座倾斜等情况.首先对目前工程上应用的按照框架角进行射向装定的方法应用于三框架四轴惯性平台系统时存在的问题进行了分析,提出了一种基于姿态解算的三框架四轴平台系统精确全方位射向装定新方法,并开展了工程验证与精度对比试验.试验结果表明该方法能够明显提高各种载体条件下射向装定的精度及稳定性,验证了该方法的正确性和工程适用性.     

面向战略导弹的新一代惯性系统

自主式惯性制导系统是战略导弹"威慑可信、反击可靠"的保障,针对我国已装备的战略导弹惯性系统在高精度、高可靠、实战化等方面存在的不足,系统阐述了位置捷联、位置平台和速率捷联的工作特点和局限性,首次提出了一种可同时满足高精度、全姿态、小型化的新一代惯性系统——速率平台.该惯性系统既具备速率捷联系统小型化、全姿态的特点,又兼顾了位置平台系统隔离角运动的功能.针对战略级惯性系统冗余不足引起的可靠性问题,在速率平台的基础上从智能化的角度提出了具备导航级故障诊断和自主重构的新体制惯性系统,该惯性系统将首次具备了自主导航、自主控制与自主重构的能力.     

一种惯性平台三轴同时转位控制方法

以惯性平台系统为导航系统的弹道式导弹在发射之前需要根据目标位置信 息进行发射准备,惯性平台系统的准备时间直接影响导弹的发射准备时间。通过对四轴 平台系统台体、框架及基座间的坐标变换进行分析,推导出了在不同状态下各坐标系间 的角速度转换矩阵,并通过该矩阵提出了一种全新的惯性平台三轴同时转位控制方法。 仿真和实验表明,通过该转位方法可以实现惯性平台三轴同时转位,因此可以大幅缩短 惯性平台在发射前的准备时间,从而提高导弹的快速响应能力。     

大型平台的惯性稳定与地理坐标系姿态跟踪

介绍了一种大型两轴稳定平台的惯性稳定和地理系姿态跟踪原理,建立了稳定平台俯仰框架和横滚框架的运动学模型和动力学模型,进行了稳定平台横滚通道的角速度回路和角位置回路设计,仿真分析了姿态角测量误差作用下的稳定平台姿态跟踪性能,与利用加速度计反馈实现调平的两轴阻尼稳定平台进行对比,比对结果验证了本文设计的控制系统在水平姿态跟踪速度和抗干扰能力上的优势.平台样机进行了姿态跟踪测试,结果验证了结合定位定向系统(POS)的稳定平台惯性稳定和姿态跟踪控制方法可行.     

四轴平台随动系统的模型分析与设计

四轴平台为解决三轴平台的框架自锁而增加随动框架系统。本文分别从动力学和运动学进行分析,介绍了四轴平台随动框架系统的工作机理,同时分析了随动框架系统存在的影响稳定性设计的不确定性因素,采用了H∞ 理论进行了随动框架系统控制器的设计。对设计结果进行了试验验证,可有效抑制系统中的不确定性。     

基于Mahony算法的游泳运动姿态测量快速对准算法

在游泳运动姿态测量中,由于水对各种信号的吸收以及折射问题,依赖外部信息的传感器不能准确提供信息,而惯性技术由于不依赖外部信息,适合应用于游泳运动姿态测量领域.惯性姿态测量需要初始对准技术提供初值,从而计算得到游泳运动过程中的姿态.而游泳运动员起跳时间不确定,传统的初始对准算法需要较长时间才能得到一个较高精度的结果.针对这一问题,提出了采用Mahony算法进行快速对准的方法,使用MEMS九轴惯性测量单元进行信息采集,通过角速度信息计算姿态角,加速度信息修正水平姿态角,磁场强度信息修正偏航角,使用互补滤波方法对多源信息进行融合,从而快速得到惯性姿态测量的初值.实验室实验验证了姿态角水平精度可以在3s内达到角分级别,满足了游泳运动的需求,在实际运动场景下的测试也验证了算法的可行性.     

对不同转角扩压叶栅内弯叶片的数值模拟

通过数值模拟,分析了叶片周向弯曲对不同转角的压气机叶栅内分离结构和叶栅损失系数的影响。折转角分别为37,°46°和54°;冲角分别为±5°和±10°,弯角分别为±10,°±20°,±30°。结果表明,在不同折转角下,叶片正弯的表现不同:折转角较小时,正弯增强了吸力面的二次流,叶栅总损失增加;中等折转角时,叶片正弯可以有效遏止角区分离,并改善吸力面分离型态;大折转角时,较小的叶片正弯可以改善流动,但弯角大于20°时,流动重新恶化。反弯使得叶栅内角区分离趋势增加,气动性能明显降低。不同冲角下,弯角对损失影响的变化趋势基本相同,只是正冲角增强了这种趋势,负冲角减弱这种趋势。     

一种补偿惯性平台基座不水平的转位算法

针对静基座平台系统调平进行了研究, 详细分析了四轴平台系统台体坐标 系、框架坐标系及基座坐标系间的空间关系,推导出了台体不同位置调平时框架角间的 关系,设计了补偿平台基座不水平的转位方法。当基座不水平角度较大时,通过该方法 可将平台直接转位至调平角度附近,不需经过粗调平便可直接进入精调平,从而可以使 平台系统的工作过程得到简化,对于提高平台的任意位置转位及自标定、自瞄准效率有 重要意义。     

平台稳定回路模糊PI参数在线调整控制

平台系统稳定回路依靠对外环、内环和台体的控制使平台台体在各种干扰力矩作用下都能提供精确的惯性导航基准,保证平台系统精度。针对目前回路控制超调量较大的问题,提出一种模糊PI参数在线调整的抗干扰控制方法,经过仿真表明在保证稳定回路快速调节的基础上,稳定回路动态特性得到了改善。该方法对今后新型平台系统伺服回路控制系统设计的进一步提高提供了一定指导作用。     

惯性平台离心试验的力学分析

惯性平台离心试验是平台例行试验项目之一。本文叙述:(1)惯性平台组合的运动分解;(2)惯性力的分布;(3)惯性力对外框架轴之矩Mx的表达式;(4)Mx与离心机臂长成反比;(5)达朗贝尔原理的应用。     

基于加速度计的轴系垂直度静动基座测量方法

针对目前惯导平台结构垂直度指标在使用过程中难以测量的问题,提出基于加速度计惯性测角原理的静动基座条件下的新的测量算法。其中包括静动基座条件下,由几何模型推导建立的数学模型,相应的实验方法的阐述与论证,以及实验中对上位机采集数据进行离散Kalman滤波处理。最后,建立误差模型,分析了采用该方法测量垂直度的误差来源,通过数值比较,证明了该方法能够在当前技术条件下实现所需测量精度。