导航原理之惯导平台控制分析.ppt

Lecture 8 -- Inertial Platform Control * * Inertial Platform Control 惯导平台的控制 Outline 惯导平台的伺服回路 -- 稳定与跟踪 惯导平台的修正回路 – 舒拉调谐 1.0 平台控制: 问题 平台的抗外界干扰能力怎么样? 陀螺的误差如何影响平台的精度? 指令角速率是如何传递给平台的? 系统是否稳定? 1.1 单轴伺服系统 利用单自由度积分陀螺仪实现平台单轴伺服 平台稳定 平台跟踪 1.4 单轴系统组件 系统组件: 平台 电机 陀螺 控制器 陀螺 平台 控制器 电机 平台传函 陀螺 或 控制器 ---- 静态增益 C1 电机 1.5 单轴系统方框图 陀螺 平台 控制器 电机 或更详细地表示为 陀螺力矩 陀螺力矩 1.5 陀螺力矩 平台给陀螺的强迫力矩 陀螺给平台的反抗力矩 远小于电机力矩 , 常常可以忽略 陀螺力矩 1.6 平台干扰力矩的影响 假设 1.6 静态伺服刚度 1.6 静态伺服刚度 对常值干扰 MfY , 利用终值定理 静态伺服刚度 减小稳态误差的途径 C1↑ C2↑ H↑ 1.6 动态刚度 当 MfY 为正弦函数时：动态刚度 Jp 对平台动态刚度的影响 1.7 陀螺干扰力矩的影响 陀螺力矩 由陀螺仪干扰力矩导致的平台静态误差角 1.7 陀螺干扰力矩的影响 对阶跃输入 Mfx, 其稳态响应 影响: 平台的漂移 (角速度) 1.8 陀螺控制力矩的影响 陀螺力矩 对于阶跃形式的干扰力矩 Mfx, 稳态误差: 用指令力矩 MB 替代 MfX, 得 或 1.9 系统稳定性分析 – 化简 陀螺力矩 忽略陀螺力矩, 并把电机的传递函数简化为 C2, 得到 1.9 系统稳定性分析 – 根轨迹 系统开环传递函数 设 G(s) = C1 [S] 根轨迹图 对任何开环增益 K ，系统都是不稳定的 1.9 系统稳定性分析- 校正 引入超前校正环节 校正后的根轨迹: [S] 条件稳定系统 1.0 平台控制: 问题 平台的抗外界干扰能力怎么样? 陀螺的误差如何影响平台的精度? 指令角速率是如何传递给平台的? 系统是否稳定? Outline 惯导平台的伺服回路 -- 稳定与跟踪 惯导平台的修正回路 – 舒拉调谐 2.1 修正回路: 概述 基于地理坐标系的平台惯导系统中修正回路的目的 —— 使平台跟踪地理坐标系 单取一条修正回路进行分析 --- 北向修正回路 假设初始时刻: 平台的 Yp 轴指北 平台的 Xp 轴指东 2.2 北向修正回路 初始时刻: 平台的 Yp 轴指北 平台的 Xp 轴指东 M2 M1 *