[发明专利]一种多闭环复合陀螺稳定控制方法

说明书

本发明公开了一种多闭环复合陀螺稳定控制方法，包括双闭环控制方法，双闭环控制方法增加抑制陀螺漂移的空间稳定环路，利用纠漂算法实现漂移的补偿，纠偏补偿方法步骤包括：获取原始数据—利用姿态融合模块获取载体三维姿态信息—通过进行惯性坐标系与载体坐标系的坐标变换—位置漂移误差累积计算弥补—循环前述几个步骤；本发明在传统双闭环控制策略基础上，增加陀螺漂移抑制环路，有效地抑制静态漂移，提高系统静态稳定精度及抗干扰能力，有效解决现有技术多采用双环控制或简单的多闭环控制存在的系统静态稳定精度较低、抗干扰能力差的问题。

技术领域

本发明涉及一种多闭环复合陀螺稳定控制方法，属于陀螺稳定平台技术领域。

背景技术

陀螺稳定平台由于能隔离载体(飞机、战车、舰船)扰动，不断测量平台姿态和位置的变化，精确保持动态姿态基准，相对于惯性空间保持稳定状态，被广泛应用于电网、消防、抢险、救灾等应急监测领域。而陀螺稳定平台在载体运动过程中受到包括载体姿态变化、电机振动等扰动影响后，容易使得载荷的视轴发生振颤甚至是偏离既定目标，严重影响了任务载荷成像质量，所以低精度的稳定平台已不能满足各行业实时监测需求，而研究高精度的陀螺稳定控制方法迫在眉睫，以此来提升稳定平台的稳定精度，得到清晰的图像，最终实现对目标的实时监测。

目前，陀螺稳定控制方法主要分为双闭环控制和多闭环控制，控制方法如下：

双闭环控制：双闭环控制是稳定平台最常用的一种环路控制方法，主要是由速度内环和位置外环两环回路构成，位置环采用高精度光电编码器感测姿态信息，速度环采用陀螺仪完成空间角速度测量，并作为反馈系统构成陀螺稳定系统。此种控制方式相对简单，但是无法对陀螺漂移进行补偿，平台精度不高。

多闭环控制：多闭环控制方式有多种，较为常用的一种是采用直流测速机为电机转速测量反馈元件构成数字速度内环，采用陀螺为载体转速测量元件构成数字稳定外环组成双速度闭环串级控制结构，此种双速度环提高了系统对低频的抑制能力，但是由于陀螺本身存在漂移特性，长时间累积计算会产生较大误差，导致稳定精度降低，因此研发一种能够补偿陀螺漂移的闭环复合控制算法显得尤为重要。

综上所述，现有技术存在如下问题：

(1)现有技术采用单或双速度环结合稳定环的控制方式，无法补偿陀螺随机漂移特性导致的平台惯性空间偏移，系统稳定精度不高、抗干扰能力差；

(2)现有技术未考虑陀螺随机漂移的抑制，使得系统的静态稳定精度低；

(3)现有技术多采用建立陀螺仪的相关数学模型，对输出信号的误差采用滤波技术补偿，此种方法需建立复杂的数学模型且计算量大，滤波后的陀螺数据有较大延时性，导致控制系统实时性差，使得稳定精度降低，未能从根源上实现对随机漂移误差的补偿和修正；也有技术采用惯导模块POS数据进行漂移抑制，但是由于惯导模块价格昂贵，且GPS数据会被浪费，使得设备成本较高，而本发明正是采用价格相对低廉的传感器进行姿态数据融合进行陀螺漂移抑制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种多闭环复合陀螺稳定控制方法，以解决现有技术中存在的问题。

本发明采取的技术方案为：一种多闭环复合陀螺稳定控制方法，包括双闭环控制方法，双闭环控制方法增加抑制陀螺漂移的空间稳定环路，利用纠漂算法实现漂移的补偿，纠偏补偿方法步骤如下：

1)获得陀螺的原始数据，原始数据为平台受到的相对惯性空间的扰动速率数据，将此刻的陀螺数据进行记录，漂移的修正量就是对此速率值进行调节；

2)利用姿态数据融合模块获取载体三维姿态信息，开启稳定后，获取当前姿态融合模块输出的方位和俯仰角度数据，方位和俯仰角度数据为平台相对于惯性空间的绝对位置值，并与N个控制周期采样得到的位置值做差，得到N个控制周期内的位移变化量，该位移变化量为开启稳定后，平台相对于惯性空间的位置绝对漂移量；