光电跟瞄平台稳定跟踪控制系统研究

摘要

光电跟瞄平台作为惯性导航和制导系统的关键部分，其稳定性与控制精度对整个精确制导系统有很大的影响，因此对光电跟瞄平台控制系统的研究具有重要的现实意义和理论指导作用。平台的工作环境复杂、干扰严重，环架之间存在着较强的耦合关系，光电传感器和视频跟踪器引起的大滞后也会造成很大的动态误差和降低系统的稳定性。因此光电跟瞄平台控制性能的改善需要从提高稳定控制的鲁棒性、抗干扰能力和跟踪精度等几方面进行研究。
　　本研究主要内容包括：⑴在分析三轴环架光电跟瞄平台工作原理和结构的基础上，不考虑环架之间的耦合，根据各部分的机械、受力和电路等方程，建立各部分相对应的传递函数，进而得到平台各环架的数学模型。⑵稳定回路设计了PID控制器，仿真结果表明系统控制效果较好，超调量变小，但是稳定性与抗干扰能力比较差。采用比例策略的变结构控制，推导滑模存在的条件，选择合适的比例参数α,β,设计趋近律此处公式省略:的滑模变结构控制器。把所设计的变结构控制器与PID控制相结合控制平台框架的稳定回路。仿真结果表明比例变结构 PID控制的平台框架稳态误差减小，有较高的稳态精度和响应速度，控制性能较PID控制明显提高。⑶对模糊PID控制器加入变论域思想，选择合理的伸缩因子α,β,分别设计了三个环架的变论域模糊 PID跟踪控制器。仿真研究表明，系统的抗干扰能力增强，较模糊PID控制，进入稳态的时间变短，超调量变小，控制性能得到一定提高。跟踪回路加入Smith预估器对光电传感器和视频跟踪器引起的纯滞后进行补偿。研究显示Smith预估器能有效补偿系统的延迟，并降低了系统的超调量与调节时间。

目录

第1章 绪论

1.1课题背景

1.2国内外研究现状

1.3光电跟瞄平台的组成和特点

1.4课题的主要研究内容

第2章 光电跟瞄平台的建模与分析

2.1光电跟瞄平台结构

2.2光电跟瞄平台建模

2.3系统模型

2.4本章小结

第3章 稳定回路PID控制器的设计

3.1经典PID控制规律

3.2稳定回路PID控制器设计

3.3方位环稳定回路

3.4俯仰环稳定回路

3.5横滚环稳定回路

3.6本章小结

第4章 稳定回路变结构控制器的设计

4.1滑模变结构理论

4.2滑模变结构控制器设计

4.3平台稳定回路的变结构控制

4.4本章小结

第5章 跟踪回路变论域模糊PID控制器设计

5.1模糊控制器

5.2变论域方法

5.3变论域模糊PID控制器

5.4变论域模糊PID控制器设计

5.5 Smith预估补偿

5.6本章小结

第6章 结论

参考文献

附录A 附录 变结构程序

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果