[发明专利]一种陀螺稳定平台的自适应复合控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及利用一种陀螺稳定平台的自适应复合控制方法，实现对陀螺稳定平台的控制，属于自动控制领域。 

背景技术

常规模糊控制的论域是既定的，不变的，如果论域范围选取过大，则输入变量较小时，模糊控制器的调节显得比较粗糙，会导致台体在零点附近出现振荡；如果论域范围选取过小，则输入变量容易超出论域范围，从而导致台体失控。现有复合控制方式将A、B两种控制方法进行结合时大多采用机械切换，当误差大于等于阈值时采用A控制方法，当误差小于阈值时采用B控制方法，这种复合方式会导致台体在切换点处频繁抖动。 

发明内容

技术问题：本发明提出一种陀螺稳定平台的自适应复合控制方法，该控制方法使得平台具有较快的响应速度、较高的稳定精度和较强的抗干扰能力。 

技术方案：本发明的陀螺稳定平台的自适应复合控制方法，所应用的陀螺稳定平台采用位置环和稳定环共同控制的双环控制结构，位置环采用比例积分微分控制，稳定环采用自适应模糊-比例积分微分复合控制，具体步骤如下： 

步骤1）设定陀螺稳定平台的期望俯仰角P₀； 

步骤2）利用惯性测量单元提供的当前平台实际俯仰角P，计算平台俯仰角偏差ΔP，即当前平台俯仰角与期望俯仰角之间的偏差，ΔP=P-P₀； 

步骤3）将平台俯仰角偏差ΔP输入到位置环比例积分微分控制器中，比例积分微分控制器输出俯仰角速度控制量ω₀； 

步骤4）惯性测量单元中的陀螺仪测得平台沿俯仰轴向的角速度ω_p，然后计算俯仰角速度误差er，即er=ω₀-ω_p； 

步骤5）将俯仰角速度误差er输入到稳定环自适应模糊-比例积分微分复合控制器中，复合控制器将模糊控制与比例积分微分控制相结合，得到并输出控制电压U， 通过控制电压U驱动直驱力矩电机工作，从而带动陀螺稳定平台绕俯仰轴向转动，使得陀螺稳定平台的俯仰角向期望俯仰角靠近。 

本发明方法中，步骤5）中将模糊控制与比例积分微分控制相结合，得到控制电压U的具体流程为： 

51）对俯仰角速度误差er进行微分，得到俯仰角速度误差变化率ec，然后经过稳定环比例积分微分控制器，按照下式计算得到控制电压U_PID： 

UPID=Kp·er+Ki·∫0Terdt+Kd·ec]]>

式中，T为采样周期，K_p、K_i、K_d分别为稳定环比例积分微分控制器的比例系数、积分系数和微分系数； 

52）将俯仰角速度误差er的基本论域[er_min，er_max]和俯仰角速度误差变化率ec的基本论域[ec_min，ec_max]分别归一化为[-1，1]，得到俯仰角速度误差量化因子k_er和俯仰角速度误差变化率量化因子k_ec：