陀螺稳定平台伺服系统复合控制设计.doc

摘要:陀螺稳定平台是利用陀螺仪特性保持平台稳定的设备，简称陀螺平台或惯性平台。用来衡量运动物体状态，为测量物体线加速度而建立参考坐标系，或用于稳定载体上的一些设备，它是航天器、船载、导弹制导、车载、工业设备、摄影成像等的惯性制导系统和惯性导航系统的最主要的设备。我国20世纪80年代左右开始研究出具有瞄准功能的稳定平台，90年代初我国也开始了陀螺稳定平台的研究工作，北京618部门于90年代初展开了机载陀螺稳定平台的研制，该部门的陀螺稳定平台的精度高达0.1m/rad。

本文针对二维观瞄仪稳定平台的整体结构，从伺服控制系统的角度对二维观瞄仪稳定平台进行分析。主要内容是以陀螺稳定平台为研究对象，以复合控制为主要研究方向，对稳定平台控制过程采用了理论分析和仿真实验相结合的方式，并运用MATLAB建立了伺服系统的数学模型，其中校正方法选择了PID算法（比例、积分、微分），最后得到仿真结果。

关键词：陀螺稳定平台；二维观瞄仪稳定平台;伺服系统;复合控制

目录

摘要

Abstract

1 绪 论-1

1.1 课题背景及意义-1

1.2 国内外陀螺稳定平台发展概况-2

1.3 MEMS 陀螺稳定平台的研究现状-2

1.4 本文主要内容安排-3

2 陀螺稳定平台系统结构与模型-4

2.1 陀螺稳定平台总体设计-4

2.2 陀螺稳定平台硬件设计-4

2.2.1 电机驱动-5

2.2.2 MEMS陀螺-5

2.2.3 直流力矩电机-5

2.2.4 位置传感器-5

2.2.5系统电源-5

2.3 陀螺稳定平台软件设计-5

3 陀螺稳定平台系统的原理分析及建模-7

3.1 两轴稳定平台隔离角运动原理-7

3.1.1 稳定平台结构及坐标系构建-7

3.2 伺服系统的复合控制原理-9

3.2.1复合控制原理-9

3.2.2复合控制的反馈控制原理-11

4 两轴陀螺稳定平台控制策略-12

4.1 影响控制系统精度的干扰力矩分析-12

4.2 陀螺稳定平台PID控制-13

4.2.1数字PID控制器-13

4.3 直流电机模型分析-14

5 仿真与调试-15

5.1 角度跟踪仿真-15

5.2 稳定平台系统位置跟踪仿真-16

结    论-18

参 考 文 献-19

致    谢-20