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基于运动载体的平台稳定系统控制方法研究
| 论文题名： | 基于运动载体的平台稳定系统控制方法研究 |
| 关键词： | 稳定控制;运动载体;平台稳定;稳定系统;运动特性;力矩反馈法;数学模型 |
| 摘要： | 当船舶在海上航行时，由于海浪的作用，船舶会出现摇摆运动，导致船舶上的精密设备不能正常工作。水平稳定平台的主要功能是消除基座摇摆运动对设备的影响，保持被稳定物体的安装台面与当地水平面平行，为设备提供稳定的工作台面。所以研究水平稳定平台的稳定控制具有重要的理论与实际意义。 本文以六自由度运动稳定平台作为研究对象，其中三轴转台用来模拟船舶在海浪中的摇摆以及转首运动；三轴平台用来实现跟踪和稳定的功能，平台外框的作用是跟踪空中运动的物体，平台的中框和内框的作用是实现平台内框面与水平面水平。 水平稳定平台的稳定控制方法主要有两种，一种是利用陀螺作为测角元件，感测平面两框绕平台中框轴和内框轴的两个偏角，然后把这两个偏角信号作为反馈信号分别控制平台绕内框轴和中框轴反向旋转，实现平台的水平稳定。本文详细分析了该控制方案的工作原理，建立了直流力矩电机和挠性陀螺仪的数学模型，并且分析了陀螺仪的运动特性。利用力矩反馈法测得一组陀螺随机漂移数据，采用时间序列建模的方法，建立了陀螺随机漂移误差的数学模型和状态空间方程，最后利用卡尔曼滤波对陀螺随机漂移误差进行了处理。通过仿真验证了，采用此种方法处理陀螺随机漂移误差是有效的，能够起到误差补偿的作用。 随着计算机性能和技术的发展，另一种控制方案，也得到了广泛应用。这种控制方案是采用计算机解算的方法实现平台的水平稳定，它主要是以感应器件感测出运动载体的空间三坐标轴旋转运动的位置、速度和平台绕外框轴的转角信号作为计算机解算模块的输入信号，根据解算算法，计算出平台绕内框轴和中框轴需要反向旋转的位置及速度，驱动平台绕内框轴和中框轴运动，实现平台内框面的水平稳定。本文详细地分析了六自由度运动稳定平台的特点，建立了合适的坐标系，根据空间坐标系旋转和平移的转换关系，推导出了计算机解算的数学模型。最后通过仿真验证了该数学模型的正确性，为后续编程实现奠定了理论基础。 |
| 作者： | 周结华 |
| 专业： | 检测技术与自动化装置 |
| 导师： | 彭侠夫 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 厦门大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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