惯性平台稳定回路数字化技术研究与实现

作     者：李鹏 

作者单位：中国航天第二研究院 

学位级别：硕士

导师姓名：孟卫锋

授予年度：2010年

学科分类：08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 081105[工学-导航、制导与控制] 0804[工学-仪器科学与技术] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0811[工学-控制科学与工程] 

主      题：平台稳定回路 双闭环控制 模糊控制 DSP 

摘      要：惯性导航系统具有隐蔽性好、自主性强、工作不受天气条件约束等独特的优点,目前在军事与非军事领域都有着极为广泛的应用。平台稳定回路是惯性导航系统的“心脏,其性能的好坏直接影响到导航精度。传统的平台稳定回路是以模拟电子系统实现的,存在体积大、实现复杂、调试困难、不易升级等缺点,因此数字控制成为平台稳定回路的发展方向。\n 本文首先介绍了平台稳定回路的原理、组成,建立了稳定回路的数学模型和控制框图,按照经典PID理论设计了单闭环控制器。为了提高系统的抗动态扰动性能,引入速度反馈,设计了双闭环控制器。讨论了数字控制器的实现,采用将模拟控制器进行双线性变换的方法,完成了平台稳定回路系统双闭环数字控制器的设计。\n 在新型控制方法研究方面,探讨了模糊控制理论在平台稳定回路控制中的应用。对平台稳定回路设计了二阶模糊控制器,在系统中仿真研究了模糊控制器的性能；分析了模糊控制器中量化因子和比例因子对系统性能的影响。同时在模糊控制器中引入多个修正因子,仿真表明与无修正因子的模糊控制器相比多个修正因子的模糊控制器降低了系统的超调量,改善了系统的单位阶跃响应性能。\n 其次设计了基于工控机实现的数字化稳定回路实验方案,对论文中平台稳定回路系统单通道单闭环数字控制器,利用此方案进行了联机测试,取得了测试结果。实验表明:数字网络与目前平台系统应用的模拟网络相比提高了系统性能指标,取得了较好的效果,具有现实意义。\n 本文最后介绍了基于DSP的平台稳定回路双闭环控制系统的工作原理,数字控制器采用TI公司的TMS320F2812芯片实现,速度反馈通过对陀螺仪输出的信号进行微分获得。并对TMS320F2812的外围电路和软件的实现方案进行了介绍,充分利用F2812的片上外设和事件管理单元,为电机控制提供了极大方便。