高速三轴转台的控制技术研究

【摘要】：本文的研究对象为用于旋转制导弹药地面半实物仿真试验的高速三轴转台。从制导部件的测试出发,提出了高速三轴转台及其控制系统的设计要求。三轴转台在高速旋转时,三轴转台各框架间会产生不可忽略的耦合作用,同时转台也会因为剧烈的震荡而使转台系统受到相当程度的干扰,由此可知高速三轴转台控制系统是一个多输入多输出的的强耦合非线性系统,转台解耦分析和控制系统设计是本文主要解决的问题。本文针对高速三轴转台的控制系统进行研究。首先,大体介绍了三轴转台的总体机械结构,确定了相关转台参数,为之后的控制研究打下基础;其次,针对转台的总体结构,对转台控制系统的总体方案进行了设定,提出了两种不同的控制结构,并详细介绍了两种架构具体的硬件设计。接着,针对三轴转台运动时各框架间的耦合问题,采用了逆系统的方法对转台运动系统进行了解耦分析,并验证了解耦设计的可靠性和稳定性。同时,针对转台的电机数学模型,对转台的控制系统进行了详细的设计,并提出了模糊PID的控制方法,得到了良好的控制效果。最后,针对高速三轴转台的实际应用效果,对某制导部件进行了半实物仿真测试。本文中采用了IMU解旋测试和红外速率陀螺导引头隔离度测试两个具体的例子,验证了三轴转台在小角度摆动,内框高速自旋,二轴联动等条件下的控制性能均满足要求。