基于三軸穩定平臺陀螺解耦方法

2512872 2009-08-25 | rar | 261 | 次下載 | 5積分

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資料介紹

為了減小像移，機載成像設備經常采用三軸陀螺穩定平臺隔離或消除飛機姿態變化對成像的影響。但由于三軸穩定平臺的結構，使得平臺在運動過程中軸間不能始終保持相互正交，這就使陀螺輸出產生耦合，會使成像系統產生耦合像移，影響成像質量。本文介紹耦合產生的原因，分析產生耦合的原理，根據對原理的分析結論給出一種解耦方法，描述了解耦方案的硬件和軟件設計方案。經過實際的成像實驗證明，該方法有效地消除了穩定平臺陀螺間耦合作用，保證了機載成像系統的穩定精度，較好地消除了飛機姿態變化產生的像移，方法正確可行。
關鍵詞：陀螺穩定平臺；耦合；解耦，像移
機載成像設備受飛機飛行姿態（俯仰、偏流、橫滾）變化的影響較大，相機曝光時間內，地物的像點由于飛行姿態的改變而改變，這樣就會產生一定的相移。為了消除相移，保持曝光時間內像點位置不變，需要在三個相反的方向附加旋轉運動使像點保持靜止不動，即在相機與飛機平臺間增設三軸穩定平臺來隔離飛機姿態的變化引起的像移。穩定平臺與飛機直接連接，相機安裝在三框架的穩定平臺上，這種方法可以構成精密穩定控制系統，較好地彌補飛機姿態變化對視軸穩定的影響。
機載設備三軸穩定平臺基本上由下面幾部分組成：框架、平臺臺體、陀螺儀、編碼器和力矩電機。其中定義平臺的三個穩定軸分別是航向、俯仰、滾轉，相對載體有三個自由度，可保證平臺不受載體姿態角運動的影響而穩定在慣性空間，保證搭載在平臺上的設備保持穩定的工作狀態。采用三只單自由度陀螺分別完成航向、俯仰、滾動三個軸的角速率測量，保證陀螺的敏感軸方向與各自轉軸方向平行。但由于運動過程中軸間不能始終保持相互正交，就會使陀螺輸出產生耦合，會直接影響搭載在穩定平臺上相機的成像效果，因此必須消除這種耦合。