● 摘要
当前国际上的高精度激光陀螺惯性导航系统普遍采用的旋转自动补偿技术，以期在成本提高有限的情况下大幅提高导航精度。当前在国内，双轴旋转惯导是研究的热点内容。本文即是从双轴旋转惯导的控制系统出发，从理论和实际两个角度对其中的关键技术进行了研究，主要研究内容可以分为以下几个部分：第一，从捷联式惯性导航系统的误差方程出发，根据八次序双轴转位方案，对调制效果进行了理论推导；对于衡量控制系统的四种指标，本文分析了这些指标对误差调制的影响，并进行了理论推导和仿真验证；最后进行了双轴旋转惯导与单轴旋转惯导的对比导航精度仿真验证。第二，建立了基于直流无刷电机控制系统模型，其中包括：BLDC本体、反电动势模块、电流滞环模块、三相逆变桥及PID+速度前馈的控制模块。然后针对静态环境及动态环境分别进行了启动及制动的仿真实验；其次从动力学模型出发，针对动态环境下双轴转位机构的动力学耦合问题及自适应控制进行了分析和仿真。第三，提出了双轴转位机构的总体设计方案，并且从硬件设计、软件设计着重进行了介绍。硬件方面，探讨了直流无刷力矩电机的选型及配合读角元件旋转变压器的选择；在软件方面，主要介绍了控制算法的实现流程，并针对旋变在工程实践中存在的粗精耦合问题及误差补偿问题进行了研究；最后，在Visual C++6.0环境下，采用MFC技术，利用第三方开发控件开发了控制系统上位机测试界面进行了测试，完成了控制系统的性能评估。