导引头捷联式稳定平台控制方法研究

摘要

导引头主要应用于精确制导领域，它可以实现对目标的搜索、捕获、识别与跟踪拦截功能。在对目标跟踪拦截的过程中，弹体运动、气流以及摩擦等干扰会通过多种方式耦合到导引头，严重影响导引头视线稳定与跟踪。传统方法中对扰动的隔离一般通过在导引头天线框架上安装速率陀螺，然后直接反馈控制来实现。但是随着小型化导引头的发展，直接稳定方式的负载体积受到限制，所以捷联式稳定方案被提出用以解决导引头视轴稳定问题。
　　本文针对捷联式稳定平台下导引头对弹体扰动的隔离方法，进行了原理性的分析，并建立了角速度和角位置两种补偿方法下的仿真模型，对补偿算法的有效性进行了验证。最后搭建了导引头捷联式稳定平台的实验测试系统，对补偿算法进行了实际验证。本文的主要研究内容如下：
　　（1）阐述了导引头的直接稳定和捷联稳定原理，以及坐标系旋转变换的欧拉角和四元数两种表示形式以及两者之间的关系。
　　（2）建立了天线框架动力学模型，通过仿真验证了弹体扰动是造成导引头天线视轴不稳定的主要因素。
　　（3）根据实际参数建立了稳定平台伺服机构的模型，并利用PID控制方法对速度环与位置环进行了校正，然后仿真分析了捷联稳定平台下角速度和角位置两种补偿方法对弹体扰动的隔离性能。
　　（4）采用时间序列分析法建立了陀螺信号随机漂移模型，并基于该模型建立了卡尔曼滤波方程，对陀螺数据进行了处理，有效降低了陀螺信号的随机漂移对稳定精度的不良影响。
　　（5）搭建了导引头捷联式稳定平台的实验测试系统，在DSP集成开发平台中开发了角速度和角位置两种补偿方法的软件，通过实验验证了补偿算法在工程应用中的可行性。

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缩略语对照表

第一章 绪论

1.1课题背景与研究意义

1.2国内外相关技术研究现状

1.3论文主要研究内容和章节安排

第二章 导引头稳定原理分析

2.1导引头概述

2.2导引头稳定方式

2.3坐标系旋转变换

2.4本章小结

第三章 导引头捷联式稳定平台建模仿真分析

3.1弹体扰动对捷联式稳定平台的影响分析

3.2导引头捷联稳定平台建模

3.3本章小结

第四章 微机械速率陀螺随机漂移建模与分析

4.1陀螺误差模型

4.2陀螺随机漂移建模

4.3陀螺信号的卡尔曼滤波

4.4本章小结

第五章 捷联式稳定平台搭建与测试

5.1系统硬件组成

5.2系统软件开发

5.3系统的调试

5.4测试过程遇到的问题及解决办法

5.5本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

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