电视导引头陀螺稳定平台是电视精确制导武器中的核心系统。本论文围绕如何提高陀螺稳定平台伺服控制系统稳定跟踪性能这一重要课题,对某型号电视导引头三轴陀螺稳定平台研制过程中的陀螺噪声信号、轴系耦合、摩擦力矩扰动、目标脱靶量信号延迟等关键问题进行了理论分析与实验验证。论文的主要研究成果为:　　 1、分析了主要机械性能因素对稳定平台伺服控制系统的影响,给出了解决措施；设计了陀螺稳定平台多闭环复合控制结构,分析了双速度闭环控制结构的优点;研究了陀螺稳定平台视轴稳定原理,推导出了视轴稳定方程；建立了三轴陀螺稳定平台数学模型,为三轴陀螺稳定平台关键问题研究和控制算法设计提供了理论依据。　　 2、针对陀螺信号漂移噪声问题,提出了两种小波直接滤波算法:带有调整因子的变阈值模平方双正交小波滤波算法和陀螺信号能量加权阈值多小波滤波算法。首先,分析了陀螺信号漂移误差的产生因为以及陀螺信号误差对稳定平台输出性能的影响。在此基础之上,将小波变换用于提取陀螺漂移趋势相,建立了陀螺随机漂移误差的时间序列模型。然后,针对噪声信号具有不稳定性和随机性的特点,其一,设计了一种双正交小波滤波算法,通过在模平方阈值函数中引入调整因子和可变阈值,有效提高了滤波算法的精度；其二,又进一步研究了多小波滤波方法,简化了预处理方法,设计了能量权值来调整同一尺度上不同小波系数的滤波阈值,优化了算法。最后,通过多种滤波方法对比分析实验,证明了所设计方法的有效性和可行性。　　 3、针对稳定平台轴系耦合问题,提出了两种解耦控制方法:模型跟踪滑模变结构非线性鲁棒解耦控制和模糊自调整滑模变结构全局解耦控制。首先,证明了陀螺稳定平台系统的可解耦性,并对系统进行了输入输出解耦控制设计。然后,针对输入输出解耦控制中存在非线性不确定扰动的问题,设计了一种模型跟踪滑模变结构控制,有效补偿了解耦控制中的不确定扰动。接着,将轴系间耦合因素直接视为系统不确定扰动的一部分,设计了模糊自调整滑模变结构解耦控制。所建立的简单动态滑模面,保证了系统全局解耦,同时提出的模糊自调整方法,能够实时估计滑模切换增益,降低了滑模抖振和稳态误差。最后,通过实验分析验证了所设计方法的解耦控制效果。　　 4、针对稳定平台非线性摩擦扰动问题,提出了两种摩擦补偿控制方法:基于分段摩擦模型的改进PID摩擦前馈补偿控制和摩擦自适应补偿非奇异Terminal滑模控制。首先,分析了摩擦力矩对稳定平台低速性能的影响,给出了补偿方法。然后,一方面针对稳定平台实际系统,建立了分段摩擦模型,据此设计了改进PID摩擦前馈补偿控制。利用摩擦前馈补偿避免了系统不稳定现象,采用改进PID控制消除了传统PID控制中的积分饱和与速度尖峰抖动现象,同时给出了具体实用的模型参数辨识方法；另一方面针对无法获得精确摩擦模型的实际问题,将自适应控制和滑模变结构控制相结合,设计了摩擦自适应补偿非奇异Terminal滑模控制,既保证了速度伺服控制系统的快速性,又改善了稳定平台系统的低速性能和鲁棒性。最后,经过对比分析实验,证明了所设计方法的合理性和有效性。　　 5、针对目标脱靶量信号延迟问题,提出了两种目标预测滤波算法:基于目标有限记忆模型的H∞预测滤波算法和基于组合模型的灰色预测滤波算法。首先,分析了信号时延对稳定平台控制系统性能的影响,建立了延迟时间与系统参数之间的关系。然后,根据实际目标运动的机动特征,其一,采用有限记忆模型对机动目标建模,避免了对目标输入输出特性的依赖,同时采用递推最小二乘法对模型参数进行实时辨识,简化了运算,提高了模型精度。在此基础上,将鲁棒H∞方法应用到目标信号滤波和预测中去,有效的补偿了信号时延和扰动；其二,结合灰色预测理论方法,提出了一种GM(1,1)模型改进预测算法,并利用时间序列方法对残差建模,设计了基于组合模型的目标灰色预测滤波方法,从而改善了目标预测的效果。最后,通过模拟目标和实际目标预测实验对比分析,表明了所设计的两种预测滤波方法的有效性。　　 6、研制了一套电视导引头三轴陀螺稳定平台样机。对陀螺稳定平台控制系统软硬件实现中的重点部分进行了设计。并在PC机上建立了一套稳定平台目标模拟性能测试软件系统,便于研究算法,分析问题和测试导引头稳定平台系统性能。最后给出了整套装置的测试结果。