同等精度的情况下，陀 测量时会引入附加相
结构小型化困难
好，体积尺寸较小的不同型号陀螺可供选择。
陀螺实际安装的时候，需要十分注意陀螺的安装方式，一定要保证各陀螺敏感轴与各自 框架轴线的水平，并且相互 之间保持垂直，以免造成陀螺敏感轴方向上的误差和各轴系之间的祸合效应。本系统方位和俯仰轴系的陀螺均安转在方 位内 框上，有效避免了外框尺寸过大，从而保证负载框具有较小的转动惯量。同时，每个框架都有一个独立的直流力矩 电机直接驱动，这种驱动方式省去了减速机构，有效地消除了齿轮间隙误差问题。由于其祸合刚度高，增大了系统的机
中图分类号：Ｕ “． ６ １ 文献标识码：Ａ
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了整个稳定平台的机械特性。 通常情况，根据陀螺的安装位置不同，稳定平台系统可分为进动陀螺、
伺服连接以 及随动平台 方式几种 ［ 其特征与优缺点见表 １ 本系统选 类型 ， ］ ２ 。
的内框上， 系统工作时， 速率陀螺测
量载体在空间三个轴 向的转动角速 度， 经处理后反馈到电机上， 控制力 矩电机转动，使光轴快速对准 目 标。 这种方式精度高， 系统快速性好。 虽
械共振频率，因而有利于提高系统的频带响应和定位精度。
２ 稳定平台控制系统设计
２１ 稳定平台隔离扰动原理分析 ．
运动载体在飞行过程中，无论受到哪个方向的外力干扰，都会造成位于内框上的摄像头晃动，影响图像的稳定性，
以 至系统无法实现精确跟踪。 根据刚体卡尔丹角坐标变换和矢量分解原理 ， 得到稳定平台 ］ ｓ ［ 可以 各框架运动方程：
电视成像导引设备作为惯导武器的核心部分，对武器命中目 标的精度起着十分重要的作用。由 于导弹在飞行过程中，
受到发动机和空气阻力等因素的影响，弹体始终处于剧烈震动摇摆中，这将造成电视导引头成像系统摄取图像的清晰度下
降，甚至无法锁定目 标图像，导致电 视跟踪器不能正常工作，因此如何在运动条件下获得清晰的图像成为电视成像制导武
中三轴陀螺稳定平台的控制系统设计与数字实现。实际测试表明，该系统能够快速精确的消除扰动，具有良 好的稳定性能。
１ 稳定平台机械结构设计
根据电视跟踪系统总体设计要求，陀螺伺服稳定平台要完成两大任务：① 在运动过程中，实时隔离导引头外扰动，
收稿 日期：２０一５０ ；修回日期：２０一２０ ０６０一８ ０７０一６ 作者简介： 杨蒲（ ７ ， ， 士 主 研究 为 月 良 控 系 、 能 制、 结 控 Ｅ ａ： ｇ ０ ＠ｏ ．ｍ ９ １ 一） 博 生， 要 方向 伺 郧 踪 制 统 智 控 变 构 制。一ｉ ｙ Ｐ ０ ｔ ｃ 男 ｍ ａ ｕ ｌ ｎ Ｚ ｍｏ
进动陀螺方式
伺服连接方式
随动平台方式
摄像 设备与陀螺 固定 摄像设备与陀螺分开 连接 电路简单，结构紧凑
螺需要较大的角动量
摄像机和陀螺均 安装在内框上 精度高， 快速性好
连接 结构灵活， 易于小型化
角，精度很难保证
然不利之处是陀螺装在内框架上， 平 台小型化比较困难， 但随着陀螺技术
的进步， 前市场上己有多种性能良 目
器 统中 个 键问 利 陀 空 测 机” 特 构 陀 稳 平台 即 效 离 弹 波 对 统 像的 响 系 如一 关 题。 用 螺“ 间 度 的 点 成 螺 定 ， 有 隔 了 体 动 系 成 影 ，
保证了 视轴的 稳定， 又可获得满意的 跟踪精度川 本文以自 。 行开发的 某小型高精度三轴电 视导引 背景， 头为 具体介绍了 系统
联 系 人：李奇 （ ６ ，男， ９ １ 一） ３ 教授， 博士生导师。 一ａ： ｑｋ ．ｏ． Ｅ ｉ ｈ一ｊ ｇｖ ｃ ｍ ｌ 画ｓ ｎ
１２ ７
中国惯性技术学报
２０ 年 ４ ０７ 月
稳定视轴；② 完成导引头目 标的快速准确跟踪。为了实现规定的各主要功
能， 伺服稳定平台采用了以支架式底座为主体的三轴正交的框架式结构。 如
定义 优点 缺点
图 １三轴稳定平台的结构示意图
ｉ Ｉ ｅ ａ ｓｔ ｉｚ ｔ ｔ ｅａ ｕ ．ｈ ｅ ｘ ａ ｌｅ ｕ ｂ ｙ ｎ 用了随动平台方式， 它是将光学镜头、 摄像机和速率陀螺均安装在稳定平台 Ｆｇ Ｔ ｒ 一 ｉｓ ｂ ｉ ｄ ｒ ａｌｌ ｏｔ
表 １不同类型平台的系统性能 几ｂｌ ｅ ｒ ａｃ ｏ ｄ ｒ ｔ ｉ ｓ ｆ ｌｆ ｓ ．Ｐｒ ｍ ｎ ｅ ｆ ｉ ｅ ｋ ｄ ｏ Ｐ ｏ ｏ ｆ ｅ ｆ ｎ ｎ ｔ ｍ ａ ｒ
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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