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- 航空遥感三轴惯性稳定平台控制系统设计与实现
- 作者： 戚自辉 来源： 北京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 航空遥感 三轴惯性稳定平台 三环路复合控制 质量不平衡 TMS320F28335
- 描述： 航空遥感在资源勘察、灾害监测和地图测绘等关系到国计民生的领域中发挥日益重要的作用，迫切需要高精度的航空遥感数据。然而飞机在飞行过程中因为受到大气紊流和自身因素影响，飞机的速度和姿态无法保持稳定，从而造成相机视轴抖动和相机成像质量退化。航空遥感惯性稳定平台可以隔离载机干扰角运动，抑制干扰力矩的作用，使相机视轴相对于惯性空间保持稳定，进而获取高分辨的遥感数据。控制系统的性能是影响平台稳定精度的主要因素之一，本文对平台的控制系统和控制方法进行了研究，设计并实现了完整的航空遥感三轴惯性稳定平台控制系统。 首先，对航空遥感三轴惯性稳定平台的结构、原理、性能指标和主要干扰进行了分析研究，确定了基于DSP (Digital Signal Processor)的由电流环、稳定回路、跟踪回路和前馈补偿通道组成的三环路复合控制方案，其具有结构清晰、抗干扰能力强以及控制精度高等优点，可以满足航空遥感惯性稳定平台高性能伺服控制的需要。其次，对平台高精度伺服控制进行了硬件电路需要分析，设计并实现了完善的硬件电路系统，主要包括高性能DSP硬件系统、高精度模拟信号采集、大电流电机功率驱动以及智能手持控制终端等。在硬件电路平台的基础上构建了平台的软件系统，包括高实时性和可靠性的DSP控制软件，界面友好的上位机监控软件和手持控制终端软件。可靠的、高性能的软硬件系统为控制算法的实现打下了坚实的基础。再次，根据平台的设计指标，对三环路控制系统的各控制回路分别进了频域校正，使之满足稳定裕度、带宽以及控制精度的要求。针对航空遥感惯性稳定平台存在不平衡力矩的问题，提出了一种稳定平台不平衡力矩观测与补偿方法，设计了一种简单有效的不平衡力矩观测器，实时的估计出平台的不平衡力矩并在电流环中进行前馈补偿，从而提高了平台对不平衡力矩的抑制能力。最后，对平台的性能和功能进行了实验测试，实验结果表明平台的性能和功能均达到了设计指标要求。同时通过实验发现平台尚存在的不足，并对这些不足进行了分析，为后续的改进工作提供参考。