文 献 综 述
1 引言
稳定平台是置于运动载体和被控对象之间，能够使被控对象在外来的运动干扰下对惯性空间保持方位不变、或按给定规律相对惯性空间运动的装置。由于这种抗干扰特性，稳定平台被广泛用于航空、航天、航海、兵器、工业、民用等领域。
本课题主要研究对象为车载稳瞄系统，即车载环境下稳定平台的应用。主要研究内容为稳定平台的常见控制方法及其优缺点。
2 稳定平台的常见种类
运动载体产生的运动干扰作用于横滚、俯仰、方位三个方向上。在不同的应用场景下，为了隔离运动载体产生的干扰，稳定平台被设计成两轴、三轴等种类。文献[1]通过对扰动角速度的分析计算证明，两轴平台不能将载体的干扰角速度完全隔离掉，为了弥补这一缺陷，采用了三轴稳定平台。文献[2]研究了在负载具备红外方位跟踪的情况下，两轴稳定平台对横滚、俯仰两个方向运动干扰的隔离效果。文献[3]为了实现运动载体上光电跟踪设备的视轴稳定，研制了一套新型四轴陀螺稳定跟踪转台，其机械结构主体由各包含两个回转自由度的摇摆台和稳定台组成。
3 稳定平台控制系统的实现方法
控制系统主要有模拟控制和数字控制两种实现方法。传统控制系统一般采用模拟控制器，以模拟电路硬接线的形式建立，它对输入信号响应迅速，精度高，带宽大，但易受器件老化、温度变化的影响，设计完成后难以修改，系统规模受限。[1, 4]
现代控制系统均采用数字方式实现，其中以DSP数字信号处理器为核心构成的控制系统最为常见。文献[5]设计的水面武器操瞄系统，要求控制器在极短的时间内完成复杂的伺服运算，并具有浮点运算功能，经比较，选用美国德州仪器公司(TI公司)的高性能32位浮点DSP控制器芯片TMS320F28335作为主控核心。文献[6]为了降低系统成本，提高可靠性，同样采用了以DSP为核心的控制器。
除此之外，控制系统还可以用微控制器(例如51单片机)、专用芯片(ASIC)、FPGA/CPLD等可编程逻辑器件实现。例如文献[1]结合船用摄像平台的应用背景，经过比较，选用以FPGA为核心的运动控制系统。
4 稳定平台控制系统的数学模型
陀螺稳定平台作为典型的伺服控制系统，以往大部分研究均采用简化的二阶惯性环节的数学模型。以三轴稳定平台为例，平台伺服系统由方位伺服系统、俯仰伺服系统以及横滚伺服系统组成，每路伺服系统结构类似，由速度反馈环和位置反馈环两环组成。位置反馈环通过陀螺测量各种角速度，控制电机产生修正力矩；位置反馈环通过加速度计，经过适当数学运算，行使倾角仪的功能来测量角位置的变化。[1, 7]系统框图大致如图1所示[7]。
图 1 稳定平台系统框图
研究表明，在性能指标要求不高时，采用简化模型进行补偿设计可以达到控制要求。随着对动静态性能要求的不断提高，系统的各种非线性和不确定因素需要加以考虑。[8]受到安装误差、传感器噪声、干扰力矩、机械谐振等因素的影响，稳定平台会产生各种误差，对平台控制系统的稳定性、进度、反应速度等性能提出了更高要求。[1, 2]
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