基于MHD的宽频惯性稳定平台的开环传递函数研究

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宽频惯性稳定平台对于提高捕获、跟踪与瞄准(Acquisition, Tracking and Pointing, ATP)系统的性能具有重要作用。宽频惯性稳定平台在国内的研究相对落后,因此对其研究具有十分重要的意义,其系统模型分析是深化研究和应用的基础。本文主要对宽频惯性稳定平台进行建模,研究获取其精确开环传递函数的方法,为闭环控制提供基础。并针对在建模过程中发现的谐振问题,设计方法进行补偿。首先根据系统工作原理和结构分析,建立理论模型。然后通过系统辨识方法得到系统精确模型和谐振特性。在分析谐振对系统模型和闭环性能的影响后,对比不同谐振抑制方法的优劣和它们应用于本系统的可行性,选择设计并实现改进双T型陷波器解决系统谐振问题,为闭环控制系统设计与优化奠定了基础。文章主要内容如下:
  1、综合考虑宽频惯性稳定平台特殊的机械结构与工作原理,建立系统理论模型。并针对大多数文献没有考虑机械谐振对系统模型影响的问题,对系统谐振特性进行完整的分析,建立系统低阶谐振模型和高阶耦合谐振模型用以修正理论模型。最后获得更为精确的宽频惯性稳定平台理论模型。
  2、针对稳定平台一阶机械问题,通过比较不同的谐振抑制方法,确定选用陷波器法进行谐振补偿。并针对传统双T型陷波器无法独立设计陷波宽度与深度问题,选择设计并实现改进双T型陷波器解决,并通过多种仿真方式对其抑制效果进行验证。
  3、设计与实现实验系统硬件结构与软件结构。系统辨识实验获得了系统精确模型,为理论建模提供了实验验证。并获得系统34.5Hz处28dB谐振特性,为陷波器设计提供基础。谐振抑制实验验证谐振抑制效果,开环实验结果表明改进双T型陷波器能够有效的改善宽频惯性稳定平台开环模型,消除谐振的影响,且对系统其他频段影响很小。闭环实验结果表明,改进双T型陷波器能够有效提升系统闭环性能。峰值谐振衰减达到63.03%,平均谐振衰减达到79.37%。系统闭环响应振荡明显得到了抑制。系统调节时间减小36.2%,同时拓展了闭环带宽,为高性能的惯性稳定平台提供了保障。
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