p13单轴稳定器、跟踪器、修正回路、舒拉调谐

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 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 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 •沿稳定轴存在干扰力矩 •干扰角速度 •绕输出轴的陀螺力矩 •陀螺绕输出轴进动 •陀螺绕输出轴转角θ •输出轴传感器电压S •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 •绕陀螺输出轴力矩平衡 •沿着稳定轴力矩平衡 特点:偏离初始位置小角θ 单轴稳定器1 数学稳定 过程数学描述(三区段): t2时刻 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I 不变,则常值 单轴稳定器、跟踪器与惯导平台单轴稳定器1 方块图 单轴稳定器特性分析 各环节传递函数 静态增益C1 4、力矩电机 单轴稳定器1方块图2 陀螺效应 得简化图单轴稳定器1 静态动态刚度 fY为阶跃输入,稳态误差 fY YS YSfY 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C 减小fY fY为正弦输入:动态伺服刚度 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 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 单轴稳定器1 陀螺干扰影响 fx为阶跃函数,误差稳态值: fxYe fxYe 陀螺干扰力矩的影响:平台漂移(角速度) 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 单轴稳定器1 稳定性分析2 开环传递函数 根轨迹图对任何K 值,系统都不稳定 单轴稳定器1 稳定性分析3 引入校正环节,增加零点 校正后的系统根轨迹条件 稳定 系统 修正回路概述 半解析惯导系统的修正回路(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ψ 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) 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) SDFIG平台方块图 符号说明 稳定回路的简化:1 HSSDFIG平台东向回路简化 列写运动方程 SDFIG平台运动方程上式整理,得 消除了飞行器的加速度和地球自转角速度对偏差角β的影响SDFIG平台舒拉调谐 舒拉调谐舒拉周期 稳定回路与修正回路的各自作用 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θ越大 摆长L 越大,偏角θ越小 加速度ax 产生绕A’ 点的转动力矩 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 地垂线也相对惯性空间转动了角度α角度α和水平加速度ax 之间的关系: 满足上述条件,即可免除水平加速度对摆线跟踪地垂线的干扰 单摆周期 min 单摆舒拉调谐的物理意义END

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