自适应强跟踪卡尔曼滤波在陀螺稳定平台中的应用

考虑陀螺稳定平台速度环控制系统含有陀螺测量噪声,设计了带有系统参数扰动迭代估计的自适应强跟踪卡尔曼滤波器,并与模型参考控制系统相结合,然后将其与现有的PI控制系统进行扰动隔离性能的系统仿真对比实验及其结果分析.实验结果表明,所提出的自适应强跟踪卡尔曼滤波器可以进一步提高扰动控制系统的隔离度性能,尤其在把非线性摩擦力补偿一半的情况作为未建模的不确定因素影响情况,所设计的滤波器不但能够稳定地工作,而且模型参考自适应控制系统和PI控制系统的隔离度性能都有明显的提高.     

稳定平台非线性影响因素对比实验分析

稳定精度是光电稳定(像)平台的核心指标,从实验的角度来研究稳定精度的非线性影响因素的影响程度。为此建立了单轴稳定平台的物理模型,并建立了该平台的拉格朗日动力学方程。分析动力学方程中的非线性因素,主要包括电刷摩擦、线扭矩、陀螺非线性、力矩波动。充分考虑影响因素,设计能够定性验证这些因素的实验平台(稳定框架和伺服控制系统)。利用单一变量原则,完成了四组对比实验,分析实验数据,摩擦、陀螺性能以及力矩波动等因素对稳定精度影响显著。因此设计人员研制光电平台时,应该充分关注电机、陀螺等元件的性能参数。     

齿轮传动非线性动力学键合图建模研究*

考虑齿轮时变啮合刚度、传动误差和齿面摩擦力,研究运用键合图理论建立齿轮传动非线性振动键合图模型。建立用容性元件c表示的载荷和轮齿弹性变形的键合图模型,给出用时变啮合刚度表示的容度参数Kj;提出在齿轮传动动力学建模中用流源Sf表示传动误差,并给出建模方法;考虑相对运动速度与摩擦力方向的关系,建立齿面摩擦力键合图模型。根据因果关系和功率流,得到齿轮传动非线性键合图模型的状态空间方程。结果表明键合图建模理论与方法可以用于解决齿轮非线性动力学的建模问题,研究工作是系统动力学建模研究的基础性工作。     

静电陀螺静态漂移误差模型系数的UKF标定方法

针对静电陀螺漂移误差特性,采用一种新的非线性建模方法UKF(Unscented KalmanFilter)对ESG漂移系数进行了标定.该方法基于UT(Unscented Transformation)原理,在保持陀螺漂移模型非线性基础上,使高斯随机变量在非线性方程中传播,实现非线性模型参数的估计.试验结果表明,与最小二乘法和扩展Kalman滤波比较,这种非线性建模方法能够对ESG漂移误差模型进行准确的标定.     

动龙门石材数控加工中心双轴同步驱动控制技术研究

目的研究双轴同步控制系统动态模型和误差补偿算法,降低双轴同步误差,提高机床加工精度,延长机床零部件使用寿命.方法利用i_d=0的PMSM矢量控制方法对电流环进行设计并应用工程设计法依次设计出速度环和位置环.在分析双轴控制系统模型的基础上,提出了在偏差耦合控制方式下,采用模糊PID控制算法对偏差进行补偿调节的控制方案,并与常规PID算法进行比较.在Matlab/Simulink环境下建立了双轴控制系统的数学模型,并对两种算法分别进行仿真.以异型石材车铣复合加工中心(HTM50200)作为实验平台进行实验,测量进给轴在两种控制方式下的单轴跟踪误差和双轴同步误差.结果实验结果表明,相比常规PID,在模糊PID算法控制下X_1,X_2轴的单轴定位精度分别提高了87%和80%,双轴同步误差由0.01 mm降为0.003 4 mm,笔者提供的控制方案有较好的控制效果.结论与采用常规PID算法相比,采用模糊PID控制算法的偏差耦合系统具有更好的同步控制精度,鲁棒性更强.     

近似非线性滤波在陀螺漂移误差模型辨识中的应用

提出了应用近似非线性滤波技术，辨识陀螺漂移误差模型的方法。这一方法可以由伺服法测试数据中分离出陀螺漂移误差曲线，并通过粗精两种估计，能精确地辨识出陀螺误差模型。对静电陀螺仪实验数据分析结果表明，文中提出的方法完全能满足高精度陀螺仪漂移误差模型的建模要求。     

一类非线性系统的模糊神经网络内模控制

针对一类开环稳定的非线性系统,提出了一种基于模糊神经网络的非线性内模控制方案.通过理论分析指出模糊神经网络模型可视为一类特殊的线性时变系统,其模型的解析逆可以直接获得,从而简化了非线性内模控制的设计.为了研究建模误差对闭环系统稳定性的影响,将建模误差转换为结构性不确定,采用μ方法分析了闭环系统的鲁棒稳定性.仿真结果验证了该方法的有效性.     

惯性平台测漂方案的研究

陀螺仪的漂移是空间稳定惯性导航系统的主要误差源,对漂移模型系数的准确辨识是保证系统实现长时间、高精度自主导航的关键.给出了一种利用三轴高精度伺服转台提供多个测试位置,使惯性平台工作在相应位置下,并处于惯性稳定状态的静态6位置测漂方案.三轴转台的使用提高了多位置测量时,平台测漂位置的精确度.建立了包含陀螺仪漂移、地球自转、安装误差角等因素在内的平台漂移数学模型.对平台漂移误差参数的辨识方法进行了阶段性分析,取加速度计和欧拉角的输出作为观测量,建立了平台漂移误差模型的状态方程和输出方程.从理论上分析了影响陀螺安装误差角辨识精度的主要因素,提出了转台相对地面存在角速率条件下的辨识方案改进的思路.     

干摩擦力的键合图建模方法及应用

干摩擦力具有间断的不连续的非线性特性,为了建立全面反映干摩擦力的键合图模型,将干摩擦力分为5个基本的开关状态,引入开关类量的键合图建模方法,运用功率结型结构(简称SPJ)概念,提出一种新的干摩擦力键合图建模方法和键合图模型.新模型不仅可以完整表达干摩擦力在各个状态的运动特性,而且其因果关系在系统处于任何运动状态时均保持不变,以弹簧-质量-阻尼系统为例,运用干摩擦力的新模型建立了该系统的键合图模型,并提取出其状态方程,通过与传统方法建立的状态方程相比较,验证本文提出的建模方法正确可行.     

飞行模拟器运动平台的计算力矩控制

为提高飞行模拟器运动平台的运动精度,以一飞行模拟器的6自由度S tew art运动平台为模型,研究了提高并联运动平台精度的方法。在运动学分析的基础上,应用N ew-ton-Eu ler法建立S tew art平台的动力学模型。引入非线性反馈补偿,使得控制系统由一个内部非线性前馈环和一个外部反馈环组成。外部反馈环设计为比例微分(PD)控制方式,采用计算力矩控制方法对运动平台进行控制。仿真表明计算力矩控制可以使飞行模拟器运动平台的跟踪误差在较短的时间内收敛,并且误差趋近零。这种控制方法同样适用于其他类型的并联机构。     

船用空间稳定型惯导系统静基座误差分析

推导了用于地球表面导航的船用空间稳定型惯导系统误差方程,通过求解静基座状态下的系统误差方程,分析了各类误差源对空间稳定型惯导系统的影响.理论分析及系统仿真实验表明各误差源中只有陀螺常值漂移会引起随时间而发散的误差,其他误差源只引起周期性振荡误差和常值误差,并且空间稳定型惯导系统的位置误差和速度误差以舒勒频率和地球频率进行传播.     

小波滤波在光纤陀螺信号处理中的应用

光纤陀螺作为陀螺稳定平台伺服系统稳定回路的反馈测量元件,其输出噪声直接影响伺服系统控制精度。抑制陀螺的输出噪声是改善伺服系统特性的有效手段之一。本文提出一种基于小波多分辨分析结合均值滤波的方法,能有效降低陀螺的输出噪声。通过仿真实验,验证了小波实时滤波算法对陀螺输出信号进行滤波消噪处理的可行性和有效性。     

具有 C196 微控制器的瞄准线稳定与自动跟踪系统

为保证载体运动时瞄准线的空间稳定性和自动跟踪目标,必须设计双轴陀螺稳定平台。台体上的摄像头,将拾取的视频信号,经电视跟踪器处理,送到Ｃ１９６中以形成制导信号,并驱动平台使瞄准线跟踪目标。现场跟踪动目标的试验表明,加入陀螺稳定器既解决了瞄准线的空间稳定性,又改善了跟踪回路的阻尼;由于采用了开关式陀螺马达电源、ＰＷＭ集成功率放大器,Ｃ１９６和ＰＳＤ器件达到了小体积和低功耗的要求。所设计的高性能的系统控制器硬件和实时变结构软件算法的实现,可以满足系统总体技术要求。     

高精度伺服稳定跟踪平台数字控制器研制

以陀螺伺服稳定跟踪平台为背景 ,介绍了以DSP为处理核心的平台数字伺服运动控制器的研制 .指出惯性速率环和电机速度环的本质不同 ;提出增加电机转矩 (电流 )环用于提高电机输出转矩线性度的方法 ,从而达到提高惯性速率稳定环的控制效果 ;介绍了以CCD图像或增量式码盘测角组成系统位置闭环 ,以光纤速率陀螺作为惯性速率反馈传感器组成系统速率闭环 ,附带电流反馈组成电机转矩 (电流 )环和速度、加速度前馈装置的前馈反馈复合控制系统 .组成伺服跟踪平台系统联调后测试结果表明 ,系统具有良好的动、静态性能指标和很好的控制效果 .     

运动光电成像跟踪系统视轴稳定伺服控制设计研究

在对运动光电成像跟踪系统瞄准线视轴稳定单速度环伺服控制结构分析的基础上，提出一种由速度内环和稳定外环组成的串级伺服控制结构，其中速度内环和稳定外环分别由直流测速机和速率陀螺构成闭环反馈．内环调节器采用由模拟硬件实现的有源PI校正，稳定外环采用积分自调整PID复合控制策略．理论分析表明该方法能够将系统抗摩擦力矩干扰和隔离载体扰动功能由内、外速度环分开实现，系统抗干扰性、参数变化敏感性等较单环控制有较大提高．在稳定跟踪模拟转台上的仿真及测试实验显示基于DSP实现的串级控制能够更有效地隔离系统中各种扰动影响，控制性能优于单速度环控制，验证了所采用控制方式的有效性．     

陀螺加速度计在无反转平台离心机上的测试方法研究

提出了一种在不带有反转平台的精密离心机上标定陀螺加速度计误差模型系数的两位置测试方法。在对陀螺加速度计离心机测试环境分析研究的基础上,指出了在不带有反转平台离心机上测试时,地球自转角速度对陀螺加速度计的输出产生周期性误差,影响了测试精度。所提出的测试方案和辨识方法解决了地球自转角速度对陀螺加速度计的输出造成周期性误差这一重要问题。阐述了所提方案的测试原理,并提出分离和精确标定陀螺加速度计误差模型系数的数据处理方法。     

陀螺仪安装误差的测量方法研究

介绍了一种用于测量平台式惯性导航系统陀螺安装误差的陀螺轴扰动技术，该技术无需增加惯导系统的硬件设施，通过对平台框架施加特定的控制力矩，使其按照要求的规律运动，然后采集有关的数据并通过适当的算法即可得到陀螺的安装误差角，理论分析和仿真结果表明，利用该技术可以有效的提高惯导系统的导航精度。     

一种油运船舶的组合姿态测量模型

实时准确地测量船舶姿态,对船舶运输安全作业、舰船减摇控制等具有重要意义.对坐标系及其转换关系进行了定义,推导构建了基于加表、陀螺和GPS的组合姿态测量系统测量元件模型和全量模型,通过状态方程和测量方程的分析推导对全量模型进行了线性化处理,并对连续系统模型作了离散化处理.依据姿态角、陀螺漂移和速度的误差状态方程,引进GPS测量值,对系统状态进行卡尔曼信息滤波估计,从而得到陀螺的漂移误差,使姿态角的测量达到良好的效果.     

基于时变特性的数控机床综合误差建模方法

 以立式B-A 摆头五轴数控机床为例,根据机床误差元素的时变特性,研究一种能够反映静、动态综合误差的数控机床误差建模方法。将动态误差表达为与运动单元速度、加速度相关的傅里叶级数形式,并与静态误差结合,将运动副误差元素表达为静态误差矩阵与动态误差矩阵的复合形式,利用多体系统理论构建了静、动态误差与刀具轨迹误差的映射关系模型。理论分析表明,基于时变特性的综合误差建模方法考虑了运动学、动力学两方面的影响因素,可以更准确地反映机床高速、高精加工过程产生的实际误差,从而为数控机床的误差补偿及控制参数整定奠定一定的理论基础。