惯导平台稳定系统matlab仿真研究,惯导平台稳定系统MATLAB仿真研究

第 20 卷第 6 期辽宁工程技术大学学报(自然科学版) 2001 年 12 月 Vol.20, No.6 Journal of Liaoning Technical University (Natural Science) Dec., 2001 收稿日期：2001-03-29 作者简介：藤桂兰(1945-)，女，黑龙江哈尔滨人，教授．本文编校：杨瑞华文章编号：1008-0562(2001)06-0851-03 惯导平台稳定系统 MATLAB 仿真研究藤桂兰 1，郑光华 2，杨则森 1 (1.天津大学数学系，天津 300072；2.青岛化工学院，山东青岛 266042) 摘要：讨论惯导平台稳定系统的工作及测试过程，建立了数学物理模型并完成仿真，设计实现了惯导平台稳定系统动态性能测试的软测试。关键词：惯导平台；稳定系统；数字仿真中图号：TP 273 文献标识码：A 0 引言随着计算机应用技术的飞速发展，民航飞机试验技术与计算机仿真技术的结合已日益成熟。本文在分析国内外各型飞机的模拟，仿真工作的发展现状及需求的基础上，对惯导平台稳定系统进行 MATLAB仿真研究。 2 系统分析 2.1 惯导平台稳定系统的组成及工作原理在精密的惯导导航系统中，稳定平台的任务是准确地保持加速度计在空间的角位置。它由安装陀螺仪和加速度计的台体(即稳定元件)，陀螺仪和加速度计本身以及框架系统组成。惯导平台的稳定系统由 3 个伺服回路组成，每个伺服回路主要由下列元件组成 (1) 敏感元件：三自由度陀螺 (2) 中间装置：伺服放大器 (3) 执行元件：直流力矩电机 (4) 稳定对象：平台台体依靠稳定系统，使陀螺平台体建立一个相对地理空间始终保持不变的地理坐标，平台稳定系统的3 个回路的工作情况完全相同，以一个通道为例：某一干扰信号沿平台框架作用，相应陀螺就敏感到该转动角速度，并将其转换成是电信号，由同步器输出。该载波信号经前置放大器放大后，送给平台伺服回路放大器，并把此信号按设计要求进行适当的变换，从而，力矩电机中有一个相应的平均电流通过，并将其转变成为矩输出，以抵消此干扰矩，直至平衡为止，维持平台台体的稳定。陀螺平台稳定回路与一般角度随动系统不同，它们不同的差另在于 (1) 陀螺平台用陀螺仪测量误差角，给出相对惯性坐标系的转角信号； (2) 力矩电机直接与台体或框架连接，主要产生平衡力矩，使平台稳定在地理空间。由于跟踪惯性坐标系的转动是缓慢的，因此在设计时，台体的角加速度是很小的。于是，忽略平台三根轴之间的交叉耦合作用，以下只研究一个伺服回路的仿真情况。 2.2 平台稳定系统的数学模型陀螺仪输出的误差信号，通过放大器，使力矩马达产生控制力矩 Md，放大器-力矩电机的传递函数可概括地用符号 KsGs(S)表示，于是有 Md=KsGs(S) 力矩电机产生的控制力矩 Md，与外干扰力矩Mf 一起作用于台体或框架，使其产生转动。设总转动惯量为 J，则有方程 JS2θx=Mf+Md 于是，可得单轴稳定平台的方框图，如图 1 所示。 Md Mf Ty/HS 2 1 JS )(SSGSK xq′ 图 1 稳定平台的传递函数 Fig.1 Impart function of platform 852 辽宁工程技术大学学报(自然科学版) 第 20 卷由图可得 Hs T JS SGK JS SGK JS M JS SGK y ss ss f ss x ⋅ + +⋅ + = 2 2 2 2 ' )( 1 )( )( 1 1q 按照陀螺稳定平台的实际要求，希望台

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