光電吊艙陀螺穩定系統遺傳算法控制

潘玲

摘要：本文通過研究航空光電吊艙陀螺穩定系統，對其遺傳算法進行控制。航空光電吊艙作為一個系統具有大時延、非線性的特點，同時要求高跟蹤以及精度穩定，因此對控制器提出更高的要求。基于遺傳算法（GA）的PID控制技術抗干擾能力較強，能夠提高控制系統對高速動態目標的跟蹤能力。

關鍵詞：陀螺穩定系統 雙閉環控制 遺傳算法 Matlab

航空光電吊艙陀螺穩定系統，即吊艙結構形式的機載光電跟蹤系統。它將光電載荷安裝在穩定平臺上，借助陀螺穩定平臺隔離載機的振動，進而獲得平臺空間，通過控制指令的驅動，完成光電載荷對目標的搜索、捕獲、跟蹤、定位等一系列的任務。

針對機載光電測量儀器放的穩定性，我們設計了一個兩維的支撐平臺穩像系統，借助該系統吊艙可以完成搜索與跟蹤兩項基本任務[1]。

1 系統的組成

穩像系統由主體儀器、控制放大器和脫靶量計算單元三大部分組成，如圖1所示[2]：

主體儀器：對于穩像系統而言，兩軸支撐的常平架結構構成主體儀器。外環（方位環）垂直裝設于基座上，光電測量儀則裝設在內環（水平環）上。正交處理內、外環的轉動軸，外環呈360°全周轉動。將二自由度撓性陀螺儀分別裝設在內、外環上，借助鎖定回路形成速率陀螺，用以量測兩軸轉動的角速度。

控制放大器：控制放大器對兩環上驅動電機轉動的控制是根據操作指令和跟蹤目標的脫靶量實現的，確保隔離基座搖擺或測量儀的光軸始終鎖定施測目標。

脫靶量計算單元：參照由光電跟蹤儀測得的圖像信息，脫靶量計算單元用以計算目標的脫靶量，處理結果輸入控制器作為系統位置環的輸入量。

2 系統的技術指標

3 建立系統控制模型

5 結論

本文對光電吊艙穩像系統進行了遺傳算法PID研究，通過仿真實驗對優化后的控制器進行檢驗，其階躍響應曲線平穩，無超調量，對系統的負載擾動具有良好的適應能力。

參考文獻：

[1]李文魁，王俊璞，金志華，田蔚風.直升機機載光電吊艙的發展現狀及對策[J].中國慣性技術學報，2004，12（5）：75-80.

[2]談振藩，李慶.航空光電吊艙陀螺穩定系統研究[D].哈爾濱：哈爾濱工程大學，2007.

[3]胡壽松.自動控制原理[M].第四版.北京：科學出版社，2000.

[4]施陽.MATLAB語言精要及動態仿真工具SIMULINK[M].西安：西北工業大學出版社，1999.