[发明专利]一种航空遥感惯性稳定平台鲁棒自适应解耦控制方法

说明书

本发明公开了一种航空遥感惯性稳定平台鲁棒自适应解耦控制方法，包括建立基于惯性稳定平台的框架动力学方程；通过逆系统反馈线性化对稳定平台进行非线性解耦以及鲁棒性提高；通过模型参考自适应控制对逆系统反馈线性化留下的残余耦合进行抑制方法研究，完成解耦控制过程，提高系统整体的控制精度。本发明由通过逆系统反馈线性化对稳定平台非线性耦合进行解耦，克服了普通线性解耦控制方法的不足，使得平台稳定精度提高；并可有效提高惯性稳定平台系统的鲁棒性，适用于具有基座及框架间耦合力矩的航空遥感惯性稳定平台。

技术领域

本发明涉及一种航空遥感惯性稳定平台鲁棒自适应解耦控制方法，可用于各种中高精度的航空遥感用惯性稳定平台载体及框架间动力学耦合的解耦控制，特别适用于具有大范围高动态的惯性稳定平台。

背景技术

航空遥感系统在经济成本、可重复观测性、实时性等许许多多的方面都具有非常独特的自身优势。因此，在西方的许多发达国家中，基本的城市测绘及城市规划中约有65％以上的航空遥感系统能够完全保证上述高分辨率的空间数据。而惯性稳定平台高精度控制方法是轻小型航空遥感系统成像稳定的关键。航空遥感的飞机成像系统在经过稳定平台隔离后呈现的图像跟隔离前相比不仅清晰度得到了提高，并且扭曲的图像也变得真实且理想，由此可见，稳定平台在航空遥感隔离飞机成像系统的扰动中必不可少，也正是因为稳定平台的存在使得轻小型航空遥感的成像质量得到了大幅度提升，从而也间接提高了整个系统的工作效率，节约了图像处理的成本。稳定精度是惯性稳定平台的主要技术指标之一，反映了稳定平台对干扰力矩的抑制能力。总而言之，航空遥感系统的发展离不开对具有高精度控制方法惯性稳定平台的研究和开发。

惯性稳定平台主要由三个框架组成，它们从内到外分别是俯仰框架、横滚框架以及方位框架，最终实现安装在最内框架(俯仰框)上相机视轴的对地垂直稳定和对航迹的跟踪稳定。对于耦合力矩，当平台框架处在快速转动的过程中时，基座及框架间的动力学耦合严重，此时若不采取有效的解耦控制方法，将很难保证稳定平台正常的控制精度。而通常采用的PID控制方法由于没有考虑耦合因素导致精度下降。因此，在进行稳定平台控制系统设计时，必须针对三个框架之间动力学耦合问题采用有效的解耦控制方法，提高稳定平台的控制精度。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是：克服常规反馈控制对载体及框架间耦合力矩抑制能力不足的缺陷，提供一种航空遥感惯性稳定平台鲁棒自适应解耦控制方法，用以提高系统稳定精度。

本发明的技术解决方案是：一种航空遥感惯性稳定平台鲁棒自适应解耦控制方法，包括以下步骤：

(1)建立基于惯性稳定平台的框架动力学方程；

(2)通过逆系统反馈线性化对稳定平台进行非线性解耦以及鲁棒性提高；

(3)通过模型参考自适应控制对逆系统反馈线性化留下的残余耦合进行抑制方法研究，完成解耦控制过程，提高系统整体的控制精度。

所述步骤(1)惯性稳定平台框架动力学方程的建立，分为以下3个部分：

俯仰框架绕俯仰轴的动力学方程为：

横滚框架组件绕横滚轴的动力学方程简化为：

方位框架组件绕方位轴方向动力学方程简化为：