陀螺穩(wěn)定平臺(tái)廣泛應(yīng)用于精確制導(dǎo)武器、機(jī)載光電偵查設(shè)備、坦克火控瞄準(zhǔn)系統(tǒng)、車載衛(wèi)星通信設(shè)備等領(lǐng)域，其主要作用是隔離載體擾動(dòng)，使負(fù)載(如各類探測(cè)裝置、天線、炮塔等)在慣性空間保持穩(wěn)定?。目前陀螺穩(wěn)定平臺(tái)控制大多基于傳統(tǒng)的頻域設(shè)計(jì)理論，一般采用典型的雙閉環(huán)(速度環(huán)+位置環(huán))或三環(huán)結(jié)構(gòu)(電流環(huán)+速度環(huán)+位置環(huán))結(jié)構(gòu)，通過各閉環(huán)系統(tǒng)校正，實(shí)現(xiàn)對(duì)平臺(tái)的控制。但陀螺穩(wěn)定平臺(tái)受摩擦力矩、載體擾動(dòng)力矩、質(zhì)量不平衡力矩等未知非線性擾動(dòng)的影響，經(jīng)典控制難以對(duì)系統(tǒng)中的各種非線性因素進(jìn)行有效的抑制，如何保證穩(wěn)定平臺(tái)對(duì)姿態(tài)擾動(dòng)信號(hào)的有效隔離，減小探測(cè)裝置的抖動(dòng)，一直是困擾工程技術(shù)人員的難點(diǎn)。

近幾年，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)J、H控制以及模糊控制等先進(jìn)控制方法已經(jīng)逐漸應(yīng)用于陀螺穩(wěn)定平臺(tái)的控制中，通過理論分析證明了這些先進(jìn)控制方法能抑制平臺(tái)中非線性干擾力矩的影響，但算法不夠完善，可靠性和實(shí)時(shí)性均存在一定程度的不足，真正在實(shí)際系統(tǒng)中得到應(yīng)用的尚不多見。

本文提出了一種基于擾動(dòng)補(bǔ)償?shù)膯紊窠?jīng)元自適應(yīng)PI控制策略，單神經(jīng)元結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，利用其自學(xué)習(xí)、自組織能力，根據(jù)被控對(duì)象的變化情況對(duì)控制器的權(quán)值進(jìn)行在線調(diào)整；而擾動(dòng)觀測(cè)器(DOB)不需要對(duì)干擾信號(hào)建立準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，在觀測(cè)干擾信號(hào)時(shí)避免了大量的數(shù)學(xué)計(jì)算，能夠很好地滿足實(shí)時(shí)性需要J。最后在測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)上對(duì)陀螺穩(wěn)定平臺(tái)進(jìn)行了相關(guān)測(cè)試實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了該算法具有很高的實(shí)時(shí)性，能有效提高系統(tǒng)控制品質(zhì)與抗干擾性能，具有工程實(shí)際意義。

系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型

電流環(huán)設(shè)計(jì)

圖2是電流環(huán)控制框圖，電流環(huán)集成在電機(jī)功率放大器內(nèi)，從穩(wěn)態(tài)要求上看，希望實(shí)際電流跟蹤指令電流無靜差，從動(dòng)態(tài)性能上看，希望實(shí)際電流超調(diào)小、響應(yīng)快，以跟蹤性能為主。電流環(huán)采用PI控制器，經(jīng)過校正后的電流環(huán)可以提高電機(jī)響應(yīng)時(shí)間、拓展頻率帶寬，抑制由電網(wǎng)電壓波動(dòng)造成的不利影響，通過在電流環(huán)設(shè)置電流最大值，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的自動(dòng)保護(hù)。

速度環(huán)控制器設(shè)計(jì)

在速度環(huán)控制中，通常采用傳統(tǒng)的PI控制器。PI控制具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制算法易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，但固定參數(shù)的PI控制器無法解決快速性和穩(wěn)態(tài)性能之間的矛盾；另外，PI控制是根據(jù)誤差進(jìn)行調(diào)整的控制策略，不能對(duì)陀螺穩(wěn)定平臺(tái)運(yùn)行中的未知非線性干擾進(jìn)行快速隔離。對(duì)此，速度環(huán)采用了基于擾動(dòng)觀測(cè)器的單神經(jīng)元自適應(yīng)PI控制器，其模型結(jié)構(gòu)方框圖如圖3所示。從圖3可以看出，整個(gè)控制系統(tǒng)主要由兩個(gè)部分組成，分別為一個(gè)單神經(jīng)元自適應(yīng)PI控制器和一個(gè)擾動(dòng)觀測(cè)器。其設(shè)計(jì)的基本思路是：首先設(shè)計(jì)擾動(dòng)觀測(cè)器，把實(shí)際系統(tǒng)輸出與參考模型輸出的差異作為一個(gè)等效的干擾，DOB估計(jì)出這個(gè)等效干擾，并將其作為一個(gè)補(bǔ)償信號(hào)前饋到控制輸人端，以消除干擾對(duì)系統(tǒng)性能的影響；在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)單神經(jīng)元自適應(yīng)PI控制器做為反饋控制器，可以根據(jù)運(yùn)行過程自適應(yīng)調(diào)整參數(shù)，從而大大提高系統(tǒng)的控制能力和抗干擾能力。擾動(dòng)觀測(cè)器設(shè)計(jì)

環(huán)，沒有前饋?zhàn)饔茫蚨粫?huì)由于加入擾動(dòng)觀測(cè)器而引人測(cè)量噪聲。一般地，系統(tǒng)的噪聲是高頻的，所以因擾動(dòng)觀測(cè)器而引入的噪聲對(duì)系統(tǒng)控制性能影響不會(huì)特別嚴(yán)重。