陀螺-加速度計穩(wěn)定環(huán)在“動中通”伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用.pdf

1、針對機載衛(wèi)星通信天線對中系統(tǒng)隔離載體姿態(tài)變化、穩(wěn)定跟蹤的技術(shù)要求，設(shè)計了一種小型機載定向天線伺服分機。隨著飛機在空中的姿態(tài)變化，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)每20ms對伺服分機天線進行一次姿態(tài)校正，為了補償兩次上位機指令間隔中飛機姿態(tài)變化的擾動，提出了基于三軸陀螺和加速度計的穩(wěn)定回路跟蹤控制方法。該方法在傳統(tǒng)伺服系統(tǒng)電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)的反饋回路中增加了負載速度前饋補償和穩(wěn)定回路位置校正環(huán)節(jié)。穩(wěn)定回路利用轉(zhuǎn)臺自身的陀螺和加速度計的測量數(shù)據(jù)融合、穩(wěn)定跟

2、蹤修正的原理隔離飛機姿態(tài)變化對衛(wèi)星跟蹤精度的影響。
　　通過對伺服分機組成及工作原理的總體設(shè)計，電機及其他結(jié)構(gòu)器件的選型參數(shù)進行詳細計算，得到完整的伺服分機實物模型?？刂葡到y(tǒng)采用PID算法實現(xiàn)電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)調(diào)節(jié)器的設(shè)計，在Matlab中建立伺服分機系統(tǒng)的仿真模型。根據(jù)伺服分機動態(tài)性能指標的要求，對系統(tǒng)進行階躍響應(yīng)、動態(tài)跟蹤響應(yīng)、斜坡響應(yīng)、角速度/加速度、穩(wěn)定回路隔離度等性能的仿真，結(jié)果驗證了伺服分機滿足設(shè)計要求。
　

3、　根據(jù)伺服分機的功能需求，以無刷直流電機作為驅(qū)動電機，基于32位高性能、高可靠性Soc系列CPU設(shè)計了BLDC驅(qū)動板和控制板硬件電路。此外，對伺服分機待機、角度預(yù)置、搜索、跟蹤等工作模式和穩(wěn)定回路的控制算法進行研究。對陀螺儀和加速度計的測量噪聲信號用卡爾曼濾波技術(shù)進行估計和誤差補償，有效地提高了系統(tǒng)對姿態(tài)擾動的隔離度。調(diào)試結(jié)果表明，伺服穩(wěn)定系統(tǒng)的響應(yīng)時間小于200ms，動態(tài)跟蹤誤差小于0.1°，隔離度高于97％，具有較高的跟蹤精度。能夠