[发明专利]惯性稳定平台伺服回路无奇异点路径连续变结构控制方法

说明书

本发明公开了一种惯性稳定平台伺服回路无奇异点路径连续变结构控制方法，包括：获取台体在Xsubgt;p/subgt;轴、Ysubgt;p/subgt;轴和Zsubgt;p/subgt;轴上的角速度分量和测量得到外框架转动角度βsubgt;xk/subgt;，中框架转动角度βsubgt;yk/subgt;，内框架转动角度βsubgt;zk/subgt;；给定柔顺连续变结构参数的值，以及无奇异点路径对应的活动区域，计算得到柔顺连续变结构的角速度修正值Δω；根据βsubgt;xk/subgt;、βsubgt;yk/subgt;、βsubgt;zk/subgt;和Δω，计算得到ωsubgt;z/subgt;、ωsubgt;y/subgt;、ωsubgt;x/subgt;和ωsubgt;yk′/subgt;；将ωsubgt;z/subgt;、ωsubgt;y/subgt;、ωsubgt;x/subgt;和ωsubgt;yk′/subgt;输出给线性控制器后作用于惯性稳定平台各轴端力矩电机，实现惯性稳定平台台体相对惯性空间的稳定。本发明克服了采用分区变结构控制时不同控制信号间的切换引起台体的晃动，使得平台台体相对惯性空间的稳定性增强，有利于提高导航解算的精度。

技术领域

本发明属于惯性测量技术领域，尤其涉及一种惯性稳定平台伺服回路无奇异点路径连续变结构控制方法。

背景技术

由于三轴惯性平台系统存在“框架锁定”现象，难以满足载体大机动运动的要求，因此，产生了四轴惯性平台系统。四轴惯性平台系统相对三轴惯性平台系统，在台体、内框架和中框架的基础上增加了外框架，外框架处于平台中框架和基座之间。

在工程应用中，为了使平台台体相对惯性空间稳定，在内框架轴上安装了限位挡钉以使内框架角度的范围受限(一般不超过±45°)。当β_xk＝±90°时，内框架角将会随着载体的运动而发生变化，不能保持在零位。一种解决方法如下：“将外框架转动90°的方法使内框架角回到零位附近，同时使中框架离开±90°位置，从而使得三框架四轴平台重新符合传统随动回路工作条件”，参见文献“四轴惯性平台随动框架控制策略研究，导航与控制2017年第4期”。

采用该方法时，会使内框架角度和中框架角度处于不同的区间，采用分区控制时存在不同控制信号间的切换，但在切换时刻也会引起台体的瞬时抖动，导致平台台体相对空间有晃动。

那么，能否让内框架角不受限制，可自由运动呢？可通过限制中框架角β_xk工作于±90°也可避免四个转动轴处于同一平面。为此，本领域亟需研究一种新的解耦方法以满足全姿态运动的要求。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种惯性稳定平台伺服回路无奇异点路径连续变结构控制方法，克服了采用分区变结构控制时不同控制信号间的切换引起台体的晃动，使得平台台体相对惯性空间的稳定性增强，有利于提高导航解算的精度。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种惯性稳定平台伺服回路无奇异点路径连续变结构控制方法，包括：

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轴上的角速度分量和

测量得到外框架绕中框架本体坐标系的X_p2轴转动的角度β_xk，中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；

给定柔顺连续变结构参数的值，以及无奇异点路径对应的活动区域，计算得到柔顺连续变结构的角速度修正值Δω；