高性能飞行转台的控制策略研究

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随着飞行器和制导武器的研制和发展,惯性测试理论和测试设备都得以快速的发展。飞行仿真转台作为众多惯性测试设备中的一种,在飞行器、导弹等武器研制的过程中发挥着重要的作用。地面仿真的真实程度很大程度上取决于转台的性能,所以对转台的动态性能和静态性能提出了较高的要求。但是转台是一个非线性、具有不确定性的控制对象,摩擦力矩、建模误差、外界干扰等扰动都严重影响了系统控制性能的提高,针对上述问题,本文从控制器和干扰补偿两方面入手提高转台的控制性能,本文主要研究内容:  (1)转台系统是一个非线性系统,存在摩擦力矩等扰动,采用较为经典的分析方法建立转台的数学模型。  (2)为了减小外界干扰、摩擦力矩等扰动对系统的影响,设计了非线性干扰观测器、非线性扩张状态观测器以及辨识的摩擦模型对系统的摩擦力矩及干扰进行估计并补偿,从而提高系统的抗干扰能力及控制性能。  (3)为了进一步提高系统的控制精度及控制性能,获得良好的控制效果,采用具有强鲁棒性的滑模控制器,在设计控制器时加入了模糊控制算法的思想设计了新型的模糊滑模控制器,使滑模控制的优点得以保留的同时又有效的消除了滑模控制引起的系统“抖振”;同时设计了模糊反演滑模控制,将滑模控制、模糊控制、反演控制结合在一起,既保留了滑模控制的强鲁棒性和反演控制可以很好的处理非线性系统问题的优点,又回避了两者的弊端。  (4)将以上补偿策略和控制器相结合,设计基于干扰补偿和微分器的转台反演滑模控制、基于干扰补偿的模糊积分滑模控制、基于干扰和摩擦补偿的模糊反演滑模控制三种控制策略,在Matlab环境下进行仿真,分析仿真结果。  (5)全面分析UUT立式飞行转台的实时控制系统,将带干扰补偿的反演滑模控制转换为实时控制程序,验证控制方案的有效性。
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