H∞鲁棒控制在INS系统中的实现.pdfVIP

第23卷第4期 德 州 学 院 学报 VO1．23，NO．4 2007年8月 Journal of Dezhou Unive~ity Aug．，2007 H∞鲁棒控制在INS系统中的实现 唐 艳 (德州学院机电系，山东德州 253023) 摘 要：船用惯性导航系统(INS)在动态对准过程中。存在对准时间和对准精度之间的矛盾，如何进行折衷设 计是动态对准过程中的一项关键技术．该文结合某船用惯导系统的实际需要，对船用惯导系统进行了 H 鲁棒控制 方案的分析，并进行了实验仿真，从仿真结果可知，该方案能有效抑制舰船机动性带来的不确定性干扰和噪声，有 利于提高系统的鲁棒性、快速性，能较好的满足动态对准的要求． 关键词：H 鲁棒控制；船用惯导系统；动态对准 中图分类号：TP273．2 文献标识码：A 文章编号：1004—9444(2007)04—0074—03 由于惯导系统动态对准在技术上的难度较大， p(s 一 粉 要求系统反应速度愈来愈快，精度愈来愈高，因此， 动态对准技术的不断改进一直是国际上惯性系统领 7(s 丽 ㈤一 域内研究的重点．通常，系统的分析方法和控制器的 G2(s)g 设计大多是基于数学模型而建立的；但是，在系统建 模时，有时只考虑了工作点附近的情况，造成了数学 式中：a，口分别为横摇和纵摇对准误差角；7为 模型的人为简化；另一方面，执行部件与控制元件存 方位对准误差角；G。( )，G (s)分别为水平回路和方 在制造容差，系统运行过程也存在老化、磨损以及环 位回路的开环传递函数；Vrx(s)，8Vry( )分别为 境和运行条件恶化等现象，使得大多数系统存在结 东向和北向外速度干扰； ， Y分别为东向和北 构或者参数的不确定性．这样，用精确数学模型对系 向加速度计零位；￡ 为东向陀螺漂移；g为重力加速 统的分析结果或设计出来的控制器常常不满足工程 度；n为地球自转角速度； 为当地纬度；R为地球 要求．近年来，国内外有关学者对动态对准的研究多 半径． 集中在卡尔曼滤波器各种算法上，但实际的对准中 稳态对准精度主要决定于加速度计的零位 和 由于转弯、摇摆等干扰的影响，因而其应用受到限 东向陀螺仪的漂移￡ ．在动态下，为了抑制外速度 制l1]．文中从控制的角度出发，阐述了H 鲁棒控制 高频干扰的影响，保证系统的动态对准精度，就需要 的设计思想，并进行了实验仿真，从仿真结果可知， 对系统的带宽尽可能的小，但是带宽过小会引起系 该方法对抑制干扰不确定性影响十分有效． 统调整时间过长，这两个指标是相互矛盾的，基于混 合灵敏度的 H 控制能对这两个指标进行最优折 1 惯导系统动态对准的指标要求 衷 ]．结合某船用惯导系统的实际需要，动态对准的 指标为． 若考虑外速度的高频干扰，则惯导系统动态对 1)水平对准精度 20 ，方位对准精度 3 ． 准误差为 2)水平对准时间 3 min，方位对准时间 3 (。。)] r— ／g 1 l卢 f—f ／g f