原文传递
基于DSP的船用光电观测仪稳定平台控制系统设计
| 论文题名： | 基于DSP的船用光电观测仪稳定平台控制系统设计 |
| 关键词： | 船用光电观测仪;稳定平台;控制系统;DSP技术;动态性能 |
| 摘要： | 舰船在航行中会随风浪摇摆，这种扰动会引起安装在舰船上的观测仪视轴晃动，导致观测图像漂移甚至是观测目标的丢失。随着惯性技术、精密机械和电子技术的发展，视轴稳定平台应运而生。将舰载观测仪安装在视轴稳定平台上，可使观测仪视轴稳定于惯性系下，以克服舰船摇摆给观测仪视轴带来的干扰，达到稳定观测图像的目的。 高精度的惯性器件价格昂贵，使用在视轴稳定平台上会增加系统的成本。通常舰船上会配备惯性导航系统，课题使用舰载惯性导航系统的姿态角输出代替惯性器件的测量值，采用双轴稳定平台稳定观测仪视轴。针对船用光电观测仪实际需求设计出了一套价格合理、性能优异的稳定平台控制系统。课题的主要工作如下： 1、采用方位——俯仰型双轴稳定平台稳定光电观测仪的视轴。提出基于惯性导航系统输出的稳定平台方案，通过第二类欧拉角建立坐标转换矩阵，由船体在地理系下的姿态以及观测仪视轴在地理系下的瞄准角度计算出观测仪视轴在甲板系的瞄准角度，得到稳定平台伺服系统的输入。 2、设计并实现稳定平台伺服控制器的硬件系统。采用TMS320F28335型号DSP作为伺服系统的控制核心，通过通信电路从惯性导航系统获得舰船的姿态角并从主控系统中获得观测仪在地理系下的瞄准角度；采用旋转变压器测量观测仪视轴与舰船的角位置关系，设计旋转变压器激磁和R/D转换电路获得稳定平台方位和俯仰轴的角位置反馈；采用D/A转换电路和光耦隔离电路实现伺服系统控制量的输出。 3、建立稳定平台的数学模型，设计稳定平台的控制方案。采用电流环、速度环、位置环以及前馈校正的控制方案实现对稳定平台方位轴和俯仰轴的控制。分别设计电流环的串联校正环节、速度环串联校正环节以及位置环的复合校正环节传递函数，并用Simulink对系统仿真分析，验证控制方案的可行性。 4、设计控制系统程序，在DSP中实现双通道旋转变压器的粗精组合算法获得高精度的角度反馈；位置环的串联校正采用位置式离散PID算法，前馈校正采用微分结合滤波器的方法由双线性变换法离散后在DSP中实现，完成对稳定平台的控制。 通过实验验证系统的性能指标，说明系统的方案可行，证明了控制系统具有较高的稳态性能指标和动态性能指标，在工程上有实际的应用价值。 |
| 作者： | 黄博良 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 赵琳 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
