单轴稳定器跟踪器修正回路舒拉调谐课件

1、平台分析 概述,主要内容：平台工作的物理过程及简化的动态分析,空间稳定平台 vs 跟踪平台(tracking Platfrom) 单自由度陀螺 vs 二自由度(Two-Degree-of-Freedom,基于单自由度陀螺的平台,基于二自由度陀螺的平台,1,单轴稳定器跟踪器修正回路舒拉调谐,单轴稳定器 结构图,基于单自由度陀螺的单轴稳定器(Single-Axis Stabilizer,部件结构图,转动坐标系,2,单轴稳定器跟踪器修正回路舒拉调谐,单轴稳定器1 物理工作过程,单轴稳定器工作的物理过程,初始：陀螺输入轴 / 稳定轴,沿稳定轴的干扰力矩 干扰角速度 陀螺力矩（沿输出轴） 陀螺绕输出轴角

2、速度 陀螺绕输出轴转角 输出轴传感器电压 送至稳定轴力矩电机 控制力矩 与干扰角速度相反的角速度 陀螺力矩抵消 沿着稳定轴力矩平衡 特点：偏离初始位置小角,3,单轴稳定器跟踪器修正回路舒拉调谐,单轴稳定器1 数学稳定,过程数学描述（三区段,1. t = 0,2. t = t1,3. t = t2,t2 时刻,4,单轴稳定器跟踪器修正回路舒拉调谐,单轴稳定器1 数学跟踪,单轴跟踪器：给陀螺加控制电流,讨论 It 作用时，可认为,1) t = 0,2) t = t1,3) t = t2,保持 It 不变，则,单轴稳定器、跟踪器与惯导平台,5,单轴稳定器跟踪器修正回路舒拉调谐,单轴稳定器1 方块图,

3、单轴稳定器特性分析,各环节传递函数,1、台体,2、积分陀螺,3、平台控制器,静态增益 C1,4、力矩电机,6,单轴稳定器跟踪器修正回路舒拉调谐,单轴稳定器1 方块图2,陀螺效应,设 Mfx = 0，得简化图,7,单轴稳定器跟踪器修正回路舒拉调谐,单轴稳定器1 静态动态刚度,当 MfY 为阶跃输入，稳态误差,静态伺服刚度，表示平台系统的抗干扰能力,减小静差的途径,提高 C1,减小,当 MfY 为正弦输入：动态伺服刚度,Jp 对动态伺服刚度的影响,带宽设计：合理选择陀螺仪时间常数,8,单轴稳定器跟踪器修正回路舒拉调谐,单轴稳定器1 陀螺干扰力矩,考察陀螺进动轴的干扰力矩引起的稳态误差,9,单轴稳定

4、器跟踪器修正回路舒拉调谐,单轴稳定器1 陀螺干扰影响,当 Mfx 为阶跃函数，误差稳态值,或者,陀螺干扰力矩的影响：平台漂移（角速度,10,单轴稳定器跟踪器修正回路舒拉调谐,单轴稳定器1 稳定性分析,忽略陀螺力矩影响、电机模型简化为比例环节 C2,11,单轴稳定器跟踪器修正回路舒拉调谐,单轴稳定器1 稳定性分析2,开环传递函数,设 G(S) = C1,根轨迹图,对任何 K 值，系统都不稳定,12,单轴稳定器跟踪器修正回路舒拉调谐,单轴稳定器1 稳定性分析3,引入校正环节，增加零点,12,校正后的系统根轨迹,条件稳定系统,13,单轴稳定器跟踪器修正回路舒拉调谐,修正回路 概述,半解析惯导系统的修

5、正回路（Updating Loop,如何根据加速度计的输出控制平台，跟踪地理坐标系 舒拉调谐(Schuler Tuning,简化假设,航向角 = 0，且飞行器无摆动运动 忽略（单自由度）陀螺力矩的影响 平台水平偏角很小（忽略回路间的交叉耦合影响,14,单轴稳定器跟踪器修正回路舒拉调谐,SDFIG平台 东向回路图,采用单自由度积分陀螺的惯导平台,东向加速度计回路 （由图 2-8 抽取,15,单轴稳定器跟踪器修正回路舒拉调谐,SDFIG平台 方块图,符号说明,稳定回路的简化：1 / HS,16,单轴稳定器跟踪器修正回路舒拉调谐,SDFIG平台 东向回路简化,列写运动方程,17,单轴稳定器跟踪器修正

6、回路舒拉调谐,SDFIG平台 运动方程,上式整理，得,选择参数，满足,则,消除了飞行器的加速度和地球自转角速度对偏差角的影响,18,单轴稳定器跟踪器修正回路舒拉调谐,SDFIG平台 舒拉调谐,对 求解,振荡周期,舒拉调谐,舒拉周期,稳定回路与修正回路的各自作用,19,单轴稳定器跟踪器修正回路舒拉调谐,舒拉调谐 理想数学摆1,不受加速度影响的数学摆,静止的摆能准确指示当地垂线方向 水平加速度会导致摆偏离地垂线方向 加速度 ax 越大，偏角 越大 摆长 L 越大，偏角 越小,加速度 ax 产生绕 A 点的转动力矩,单摆向后摆的加速度,20,单轴稳定器跟踪器修正回路舒拉调谐,舒拉调谐 理想数学摆2,物体水平运动加速度对地垂线方向的影响,当物体在加速度 ax 作用下由 A B 地垂线也相对惯性空间转动了角度 角度 和水平加速度 ax 之间