全数字化IMU旋转控制技术研究

admin · 发表于 2024-1-12 19:00:55

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雅宝题库解析：
光纤罗经是一种基于捷联式惯性工作原理的导航系统，作为航向信息源，光纤罗经为航海人员及导航仪器提供航向。影响光纤罗经航向精度高低的重要因素之一是陀螺漂移，目前通过精确的转位来消除陀螺的常值漂移。针对惯性测量单元(IMU)旋转控制系统旋转平稳、定位准确以及无位置超调的要求，高精度的转位控制是研制光纤罗经的关键技术之一，从而可提高光纤罗经的航向精度。高精度的转位控制依赖于精密的旋转控制方案、先进的控制算法和良好的硬件平台。本文通过分析光纤罗经的航向精度，从而确定了转位精度，通过分析IMU旋转控制系统的组成、工作过程及无刷直流电机的传递函数模型，提出了从内到外依次是电流环、速度环和位置环的三闭环控制方案。本文对传统的PID控制、智能控制中的模糊控制和现代控制理论中的状态反馈进行了研究，将经典控制和现代控制相结合，提出了基于状态观测器的模糊自整定PID控制器。其中电流环和速度环采用PID控制，速度反馈所需的直流电机速度信息通过状态观测器获得，而无需传感器，位置环采用模糊自整定PID控制，在线修改PID达到参数自整定的目的。本文还详细介绍了IMU旋转控制电路的基本组成及具体实现。最后在MATLAB/Simulink环境下完成了控制器的设计，并且对其进行了验证。结果表明，IMU旋转控制系统的稳态误差为5″，响应速度快，没有超调和振荡，满足要求。

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