一种三轴稳定平台系统的伺服回路解耦方法

摘要

本发明公开了一种三轴稳定平台系统的伺服回路解耦方法，以正交安装于平台台体的3个陀螺仪输出角速率内框架相对台体的转角等4个变量作为解耦环节的输入信息，通过信息融合后输出3个分别作用到台体轴、内环轴和外环轴的轴端力矩电机。本发明首次给出了在载体相对平台台体任意姿态时，伺服回路由多变量控制到单输入单输出控制的方法，且无奇异值现象，实现了载体采用三轴稳定平台系统后的无约束轨迹运动。

主权项

一种三轴惯性稳定平台系统的伺服回路解耦方法，其特征在于：基于三轴惯性稳定平台系统实现，所述稳定平台系统包括基座、外框架、内框架和台体，对应的本体坐标系分别为基座本体坐标系X₁Y₁Z₁、外框架本体坐标系X_p2Y_p2Z_p2、内框架本体坐标系X_p1Y_p1Z_p1和台体本体坐标系X_pY_pZ_p；所述四个坐标系的原点重合，并且：台体本体坐标系的Z_p轴与内框架本体坐标系的Z_p1轴重合，外框架的本体坐标系的Y_p2轴与内框架本体坐标系的Y_p1轴重合，基座本体坐标系的X₁轴与外框架本体坐标系的X_p2轴重合；其中，基座与载体固连，在所述稳定平台系统在载体带动下发生内部相对转动时，基座绕外框架本体坐标系的X_p2轴转动，外框架绕内框架本体坐标系的Y_p1轴转动，内框架绕台体本体坐标系的Z_p轴转动；所述三轴惯性平台系统伺服回路解耦方法实现步骤如下：(1)、根据台体上安装的陀螺仪输出的角速度，得到台体在X_p轴、Y_p轴和Z_p轴上的角速度分量(2)、测量得到三轴惯性稳定平台系统内部相对转动的角度和角速度，包括：基座绕外框架本体坐标系的X_p2轴转动的角度β_xk，外框架绕内框架本体坐标系的Y_p1轴转动的角度β_yk，内框架绕台体本体坐标系的Z_p轴转动的角度β_zk和角速度(3)、计算台体、内框架和外框架的转动角速度，具体计算公式如下：ω_z＝ω_zp；${\omega }_y={\omega }_{y_p}{\mathrm{cos\beta }}_{zk}-{\omega }_{x_p}{\mathrm{sin\beta }}_{zk};$${\omega }_x={\omega }_{y_p}{\mathrm{cos\beta }}_{yk}{\mathrm{sin\beta }}_{zk}+{\omega }_{x_p}{\mathrm{cos\beta }}_{yk}{\mathrm{cos\beta }}_{zk}-{\stackrel{·}{\beta }}_{zk}{\mathrm{sin\beta }}_{yk};$其中，ω_z为台体Z_p轴的合成转动角速度；ω_y为内框架Y_p1轴的合成转动角速度；ω_x为外框架X_p2轴的合成转动角速度。