动基座稳定平台智能预测自适应控制系统研究

论文摘要

目前,汽车、火车、飞机、轮船等载体,在运动中通过卫星或其它升空平台如无人驾驶飞机、气球、飞船等进行实时、宽带、大容量、不间断地传输语音、数据、图像信息,以及运动中的“数字平台”和精度稳定平台的需求越来越迫切。而运动载体在地域、海域、空域实时传输宽带多媒体信息以及运动中的精度稳定平台控制是一大难题,“动基座稳定平台智能预测自适应控制系统研究”正是针对这一难题开展研究工作。在国外对类似项目的研究较深入,而国内,有少数单位开展了“动中通”等相关项目的研究,解决了方位和俯仰跟踪问题,对移动中平台的稳定控制的解决还未见到相关报道。论文从工程实际出发,创新性的提出了运用捷联惯性导航原理构建“数字平台”,采用信息融合和智能预测自适应控制技术研究一个通用的动基座稳定跟踪平台,其开展的主要研究工作如下:①论文创新性的提出了车辆行进中采用捷联惯性导航技术构建“数字平台”,解算稳定平台的横滚角、俯仰角,解决了行驶中采用倾角传感器检测平台角度值不能真实反应平台横滚角和俯仰角的难题。同时得出了车辆导航误差的修正方法,并且在系统控制中采用了多传感器信息融合处理技术和智能预测自适应控制技术。②设计了伺服控制器,并应用到了工程上;建立了控制系统模型,对控制算法进行了研究,推导了PID控制算法和智能预测自适应控制算法,并应用MATLAB6.0仿真软件对两中控制算法进行了仿真。仿真结果表明,系统模型发生时变时,PID控制算法将使动基座平台产生剧烈振荡,而智能预测自适应控制算法能很好的满足动基座平台的控制要求。③采用VC++开发了导航软件和伺服控制软件,给出了软件总体结构图和主要软件模块的软件流程图,设计了友好的人机界面。④研制了原理样机,对样机进行了初始调平、自主找北、正弦跟踪及跑车等试验,并对试验数据进行了记录和处理。试验结果表明,样机的各项技术性能指标基本满足使用要求,说明了论文的研究方法和所采用的技术途径正确、可行,验证了研究项目在工程上应用的可实现性,从而为样机在工程上的应用奠定了坚实的基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究现状分析
• 1.2.1 预测控制的理论研究
• 1.2.2 预测控制的应用
• 1.3 研究背景
• 1.4 研究目的、意义和内容
• 1.4.1 研究目的
• 1.4.2 研究意义
• 1.4.3 研究内容
• 1.5 本章小结
• 2 系统组成及工作原理
• 2.1 引言
• 2.2 系统组成
• 2.3 工作原理
• 2.4 机械结构
• 2.5 本章小结
• 3 “数字平台”的构建及误差修正
• 3.1 引言
• 3.2 坐标系定义
• 3.3 导航计算
• 3.4 惯性仪表输出数据的处理
• 3.5 导航误差修正
• 3.6 初始对准技术
• 3.7 本章小结
• 4 伺服控制系统设计及仿真
• 4.1 引言
• 4.2 伺服控制系统组成
• 4.3 伺服电动机的选择
• 4.4 伺服控制系统工作原理
• 4.5 伺服控制器的设计
• 4.5.1 伺服控制器组成及功能
• 4.5.2 伺服控制器工作原理
• 4.5.3 伺服控制器控制板设计
• 4.5.4 伺服控制器功率驱动板设计
• 4.5.5 伺服控制器电源板设计
• 4.6 系统模型的建立
• 4.7 控制算法及仿真
• 4.7.1 PID 控制算法及仿真
• 4.7.2 智能预测自适应控制算法及仿真
• 4.7.3 两种控制算法的分析比较
• 4.8 本章小结
• 5 软件设计
• 5.1 引言
• 5.2 软件总体设计
• 5.2.1 导航软件
• 5.2.2 伺服控制软件设计
• 5.3 本章小结
• 6 样机试验
• 6.1 引言
• 6.2 惯性器件的技术指标
• 6.3 初始调平和自主找北试验
• 6.4 动基座稳定平台伺服控制系统试验情况
• 6.4.1 正弦跟踪试验
• 6.4.2 动态试验
• 6.5 本章小结
• 7 结论与展望
• 7.1 研究总结
• 7.2 后续研究工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录