[发明专利]一种伺服回路角速度随动式分区离散变结构控制方法

说明书

一种伺服回路角速度随动式分区离散变结构控制方法，包括：根据台体上安装的陀螺仪输出的角速度，得到台体在Xsubgt;p/subgt;轴、Ysubgt;p/subgt;轴和Zsubgt;p/subgt;轴上的角速度分量和获取四轴惯性稳定平台系统的内部相对转动的角度和角速度；根据角速度分量和以及内部相对转动的角度，基于执行机构角速度分量的大小进行分区变结构控制，分别计算得到台体在Zsubgt;p/subgt;轴的合成转动角速度ωsubgt;z/subgt;、内框架在Ysubgt;p1/subgt;轴的合成转动角速度ωsubgt;y/subgt;、中框架在Xsubgt;p2/subgt;轴的合成转动角速度ωsubgt;x/subgt;和外框架在Ysubgt;p3/subgt;轴的合成转动角速度ωsubgt;yk′/subgt;。本发明可以避免伺服回路解耦过程中奇异值的发生，确保平台台体相对惯性空间稳定，具有全姿态、高精度、区间切换相对平稳的优点。

技术领域

本发明涉及一种四轴惯性稳定平台伺服回路角速度随动式分区离散变结构控制方法，属于惯性测量技术领域。

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。

为了使平台台体相对惯性空间稳定，传统的解决方法如下：伺服回路根据内框架角度β_yk和中框架角度β_xk所处区间采用不同的解耦器，参见文献“四轴陀螺稳定平台的变结构分区控制，清华大学学报Vol.50,No.7,2010”。之所以采用分区控制，是因为依据3个陀螺仪输出与任意一个框架角联合控制四个轴端电机时都存在使电机驱动力矩为无穷大的区域，存在使控制失效的可能。

载体运动时，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，即使采用迟滞继电特性的切换条件，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。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，减小随动回路对稳定回路的影响。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：

一种四轴惯性稳定平台伺服回路角速度随动式分区离散变结构控制方法，包括：

(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和角速度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、中框架和外框架的转动角速度，过程如下：

(3.1)当β_xk、β_yk满足条件|cosβ_xk|≥|sinβ_xkcosβ_yk|且|cosβ_xk|≥|sinβ_yk|时，具体计算公式如下：

(3.1.1)|sinβ_yk|≠1时

(3.1.2)|sinβ_yk|＝1时