4.2 稳定平台性能指标 19

4.3 伺服回路的校正 21

4.4 本章小结 25

5 MATLAB 仿真与优化 26

5.1 仿真模型的建立 26

5.2 系统隔离度 27

5.3 系统 PID 校正与优化 28

5.4 小结 30

结 论 31

致 谢 32

参 考 文 献 33

1 绪论

1.1 研究背景

随着我国国防现代化程度增加，对武器装备的要求也越来越高。近年来，具有快速响应和 高精度的装备在军事领域发挥着越来越重要的作用，国家对装备载体研制的投入力度也越来 越大。应用于排爆等军事领域的武装机器人中使用的稳定平台，不仅需要在机器人行进过程 中提供稳定的平台保障，而且要求系统能够隔离多个方向的扰动，维持平台上装备完成如跟 踪、瞄准及武装封锁等一系列任务，从而达到现代战争高精度对抗的要求。现在稳定平台研 究多采用闭环伺服控制系统，其中位置或者速度反馈是系统所不可或缺的环节。陀螺仪是一 种可采集速度、位置等多种信号的敏感元件，能够隔离载体相对空间的角运动并实现进动， 成为稳定平台控制系统的重要部件。陀螺稳定平台可以利用陀螺仪测速，并反馈到控制器中， 由控制器发出指令调节系统各环节，控制电机运转以隔离载体扰动，保持稳定平台台体稳定。 正是如此，利用陀螺仪作为反馈元件，检测角速度信号进行反馈控制的稳定平台已成为各国 研发的重点，并在军事以及民用等方面应用广泛[1]。由此可见，陀螺稳定平台的研制在军事 和民用等领域均具有较好的发展前景。论文网

在军事和民用方面，陀螺稳定平台可以作为稳定基准，应用于稳定瞄准、目标跟踪、远 程打击等现代武器领域以及车船用移动卫星通讯、地质勘探等多种野外作业的发展。例如： 坦克等地面作战车辆火控系统中的随动系统，一般都使用陀螺作为敏感元件[2]。在航空航天 系统中，稳定平台利用伺服系统的反馈控制，保持天线与卫星之间一定位置精度，从而可以 保证信号的发送与传输[3,4]。此外，民用钻探领域中，由于加入稳定平台系统的控制，使钻井 工具稳定的跟踪预置钻井轨迹，完成不同倾斜度的水井和油井的钻采[5]。飞机的飞行摄影时 需要使机体保持平稳，陀螺稳定平台的应用解决了这一问题[6]。此外，生活当中需要具有导 航系统的交通工具，如火车、舰船和民用飞机等，也需要这样一个跟踪系统。而高性能的陀 螺稳定平台，不仅响应快、精度高，而且适应性强，对这类装备的研发具有深远意义。这就 为该课题的研究提供了良好的市场需求。

由上文可知，陀螺稳定平台是一个机电一体化技术系统，能够交叉多个学科，综合采用数 据采集、惯性导航、目标识别、信号以及图像处理等多项技术，多用于军事或者民用领域中 有高精度和快速响应要求的场合。因此，陀螺稳定平台的研发需求变得更为迫切。

1.2 国内外发展现状及趋势

1.3 课题研究难点与方法

陀螺稳定平台的设计是过程中，由于元器件较多，系统对于稳定精度以及相应快速性的 要求比较高，设计开发时必然要考虑诸多因素，不仅要在理论上探究稳定平台工作原理以及 调节方式，还要运用仿真软件进行理论的验证，完善理论，本课题的研究难点如下：