● 摘要
安装在光学设备和飞行载体中间的大负载航空遥感惯性稳定平台是一种航空遥感系统中承载光学载荷的设备，通常具有三个自由度，用以补偿飞行设备对光学载荷视轴产生的各种扰动，使视轴保持稳定，保证光学载荷设备能够获得高质量的数据，以便高质量、高效率的完成遥感测量工作。
本文的大负载航空遥感惯性稳定平台为了实现质量轻，承载大的特性，采用一级齿轮传动以实现结构紧凑化和大力矩驱动，在实际系统工作中，平台系统受到来自飞行设备和外部环境带来的各种扰动，特别是齿隙和摩擦力矩的非线性扰动的影响，降低了平台精度。为了提高平台精度，本文针对各种扰动设计了基于趋近律的积分滑模控制器，并进一步设计了基于干扰补偿的积分滑模控制器来减弱或抑制这些扰动因素。
本文进行了以下几个方面的研究：
（1）介绍了大负载航空遥感惯性稳定平台的系统组成、基本结构及工作原理。根据多刚体系统理论建立了系统的运动学方程和根据牛顿-欧拉方程建立了动力学方程；根据直流有刷电机的工作原理建立了驱动方程和建立了控制系统的状态方程，以便于控制系统的设计；最后对齿隙和摩擦力矩的非线性特性进行了建模分析。
（2）针对大负载航空遥感惯性稳定平台的各种外部和内部的扰动，特别是系统的非线性因素设计了基于趋近律的积分滑模控制器，并分别从数学分析、仿真实验、实际系统实验中证明了控制器的扰动抑制能力和鲁棒性能；
（3）针对积分滑模控制器的抖动特性，加入了基于LuGre模型的摩擦力矩观测的干扰补偿控制器，不仅实现了对扰动的抑制，还可以动态的调整积分滑模控制器的切换函数的比例系数来减弱积分滑模控制器的抖动特性，提高了系统稳定精度，并通过仿真和实验验证了系统的效果；
（4）在实验室已有的工作基础上，为大负载航空遥感惯性稳定平台重新设计了控制系统，主要包括硬件电路设计、DSP程序设计、FPGA程序设计、上位机软件设计。