一種空間穩定慣導系統阻尼切換延遲和超調控制方法
【專利摘要】本發明公開了一種空間穩定慣導系統阻尼切換延遲和超調控制方法。在空間穩定慣導系統處于阻尼狀態時，始終保存當前時刻之前5分鐘內的系統的原始數據；當載體在機動時，對慣導系統的阻尼模式進行判斷，并可利用所存儲的前5分鐘系統原始數據，恢復系統的無阻尼狀態，有效消除阻尼切換的延時；此外，在阻尼狀態與無阻尼狀態進行切換時，將慣導相對外參考系統的初始速度差和初始高度差引入到積分器的輸入端，使阻尼切換過程中系統修正回路仍滿足舒拉調諧條件，抑制阻尼對系統輸出產生的超調現象。該方法可以有效避免空間穩定慣導系統阻尼網絡變化導致的系統平衡狀態被破壞，保證了空間穩定慣導系統的精度和自主性。
【專利說明】一種空間穩定慣導系統阻尼切換延遲和超調控制方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于阻尼慣性導航系統的【技術領域】，尤其涉及一種空間穩定慣導系統阻尼切換延遲和超調控制方法。
【背景技術】
[0002]以靜電陀螺慣導系統為代表的空間穩定慣導系統已成為目前高精度的導航系統，被廣泛地應用于航海、航天和航空領域。由于陀螺漂移和加速度計零偏等影響，無阻尼的慣導系統導航誤差包含舒拉周期的振蕩，且舒拉振蕩的幅度與導航時間平方根成正比，這難以滿足長航時的導航需求，誤差的發散會使系統失去定位能力。
[0003]為了抑制誤差的發散，在系統回路中加入水平速度和高度阻尼網絡，使臨界穩定慣導系統變成一個漸進穩定的系統。當載體做較大機動時，外部速度信息和高度信息存在較大誤差，由于判斷及操作稍有延遲，通過阻尼網絡已經引入誤差。此外，傳統的長航時慣導系統一般使用慣導工作狀態切換的方法，即當載體以恒定速度、航向航行時，使慣導工作在阻尼狀態，而當載體機動航行時，將慣導切換到無阻尼狀態。這種狀態切換的過程中會產生動態超調，影響系統精度。傳統慣導未能很好地解決這一問題。

【發明內容】

[0004]本發明的目的在于提供一種解決一般慣性導航系統阻尼切換過程存在延遲，有超調現象缺點的空間穩定慣導系統阻尼切換延遲和超調控制方法。
[0005]本發明的目的是這樣實現的:
[0006]包括如下步驟:
[0007]步驟一:空間穩定慣導系統處于導航工作模式，系統始終保存當前時刻之前5分鐘內的系統原始數據；
[0008]所涉及的數據包括:慣導系統的轉換矩陣G比力f%以及多普勒測速儀提供的外部參考速度信息高度表提供的外部參考高度信息M ；
[0009]步驟二:依據載體機動方式，判斷慣導系統需切換成的具體阻尼模式；
[0010]當載體僅在水平方向有機動時，慣導系統切換至水平通道無阻尼、高度通道阻尼模式；
[0011]當載體僅在高度方向有機動時，慣導系統切換至水平通道阻尼、高度通道無阻尼模式；
[0012]當載體在水平方向和高度方向都有機動時，慣導系統切換至無阻尼模式；
[0013]步驟三:記錄阻尼開始切換時刻，空間穩定慣導系統的切換初始速度V?；和切換初
始高度\由多普勒測速儀提供的外部參考切換初始速度<和由高度表提供的外部參考初始切換高度％
[0014]步驟四:將阻尼狀態切換點選擇在當前時刻之前，利用步驟一中保存的之前5分鐘的系統原始數據來模擬空間穩定慣導系統解算，恢復系統相應通道的進行阻尼切換之前的阻尼狀態；
[0015]所涉及的水平通道阻尼切換，將步驟三中記錄的空間穩定慣導系統的初始切換速
度 < 與外部參考初始切換速度V〗之差< - V;，經過常值增益或放大器，引入到空間穩定慣
導系統速度積分器的輸入端，使阻尼切換過程中空間穩定慣導系統水平修正回路仍滿足舒拉調諧條件；
[0016]所涉及的高度通道阻尼切換，將步驟三中記錄的空間穩定慣導系統的初始切換高度￥與外部參考初始切換高度<之差￥ -K，經過常值增益或放大器，分別反饋到空間穩定慣導系統位置積分器和速度積分器的輸入端，使阻尼切換過程中空間穩定慣導系統高度修正回路仍滿足舒拉調諧條件；
[0017]步驟五:當載體需從水平、高度通道的無阻尼狀態切換到阻尼狀態時，重復步驟一、步驟四進行阻尼切換。
[0018]加速度計組合件輸出比力fP經過坐標轉換矩陣變換為e系中的比力f%由P系到e系的方向余弦矩陣? 為:
[0019]
【權利要求】
1.一種空間穩定慣導系統阻尼切換延遲和超調控制方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟一:空間穩定慣導系統處于導航工作模式，系統始終保存當前時刻之前5分鐘內的系統原始數據； 所涉及的數據包括:慣導系統的轉換矩陣(比力以及多普勒測速儀提供的外部參考速度信息 <、高度表提供的外部參考高度信息M ； 步驟二:依據載體機動方式，判斷慣導系統需切換成的具體阻尼模式； 當載體僅在水平方向有機動時，慣導系統切換至水平通道無阻尼、高度通道阻尼模式； 當載體僅在高度方向有機動時，慣導系統切換至水平通道阻尼、高度通道無阻尼模式； 當載體在水平方向和高度方向都有機動時，慣導系統切換至無阻尼模式； 步驟三:記錄阻尼開始切換時刻，空間穩定慣導系統的切換初始速度4和切換初始高度<、由多普勒測速儀提供的外部參考切換初始速度V丨和由高度表提供的外部參考初始切換高度h ; 步驟四:將阻尼狀態切換點選擇在當前時刻之前，利用步驟一中保存的之前5分鐘的系統原始數據來模擬空間穩定慣導系統解算，恢復系統相應通道的進行阻尼切換之前的阻尼狀態；所涉及的水平通道阻尼切換，將步驟三中記錄的空間穩定慣導系統的初始切換速度>與外部參考初始切換速度V丨之差<-V:，經過常值增益或放大器，引入到空間穩定慣導系統速度積分器的輸入端，使阻尼切換過程中空間穩定慣導系統水平修正回路仍滿足舒拉調諧條件； 所涉及的高度通道阻尼切換，將步驟三中記錄的空間穩定慣導系統的初始切換高度h與外部參考初始切換高度化之差經過常值增益或放大器，分別反饋到空間穩定慣導系統位置積分器和速度積分器的輸入端，使阻尼切換過程中空間穩定慣導系統高度修正回路仍滿足舒拉調諧條件； 步驟五:當載體需從水平、高度通道的無阻尼狀態切換到阻尼狀態時，重復步驟一、步驟四進行阻尼切換。
2.根據權利要求1所述的一種空間穩定慣導系統阻尼切換延遲和超調控制方法，其特征在于:加速度計組合件輸出比力fP經過坐標轉換矩陣變換為e系中的比力，由P系到e系的方向余弦矩陣G為: C =-?x)C；+C；?x) 其中，ωμ'為陀螺漂移角速率，ω,為地球自轉角速率，(Xx)和?X)分別表示ω和Rf的反對稱矩陣；轉換矩陣C〗力Ceb=CpbCep;Cpb由框架角指示值計算Cip力P系到e系的方向余弦矩陣。
【文檔編號】G01C21/18GK103925924SQ201410172297
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月25日 優先權日:2014年4月25日
【發明者】高偉, 趙博, 姜鑫 申請人:哈爾濱工程大學