捷联式惯性导航系统初始对准扰动补偿控制算法

吉林大学学报(工学版) ›› 2010, Vol. 40 ›› Issue (03): 811-0815.

捷联式惯性导航系统初始对准扰动补偿控制算法

张荣辉¹,王海玮²,贾宏光³,陈涛³,张跃³

1.浙江师范大学 |工学院| 浙江金华 |321004；2.吉林大学 |交通学院| 长春 |130022；3.中国科学院 |长春光学精密机械与物理研究所| 长春 |130033

收稿日期:2008-08-05 修回日期:2009-04-05 出版日期:2010-05-01 发布日期:2010-05-01
作者简介:张荣辉(1981), 男|讲师|博士.研究方向:自主导航控制技术|汽车安全辅助驾驶.E-mail:zrh1981819@126.com

Disturbance compensate control algorithm for strapdown inertial navigation system in initial alignment

ZHANG Rong-hui¹|WANG Hai-wei²|JIA Hong-guang³|CHEN Tao³|ZHANG Yue³

1.College of Engineering, Zhejiang Normal University, Jinhua 321004,China|2.College of Transportation, Jilin University, Changchun 130022,China|3.Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences,Changchun 130033,China

Received:2008-08-05 Revised:2009-04-05 Online:2010-05-01 Published:2010-05-01

摘要/Abstract

摘要：

提出了一种捷联惯性导航系统初始对准扰动补偿二级控制器的设计方法。选取载体的飞行姿态、速度与位置增量建立了扰动补偿控制的状态空间数学模型，基于Backstepping控制方法，通过引入虚拟反馈控制变量设计了非线性控制器，保证大初始扰动条件下系统状态稳定收敛到系统的平衡点集。在平衡点集，设计了H2最优状态反馈控制律，以保证系统状态在平衡点集的渐进收敛。仿真和系统试验结果表明，这种二级补偿控制方法能有效抑制初始对准扰动误差，导航解算精度能够满足工程实际需要。

关键词: 自动控制技术, 捷联惯性导航系统, Backstepping算法, H₂最优控制, 参数摄动

Abstract:

A controller design method for strapdown inertial navigation system in initial alignment was proposed. State space mathematics model of SINS in initial alignment disturbance compensate was constructed by adopting flight pose deviation，velocity increment，and position increment. Based on Backstepping function control algorithm, virtue feedback control variable was imported and design nonliner controller to draught all states to attractive region of equivalent point collection. According to H2 optimal control theory, optimize choose method for weight matrix was introduced, and the linear optimal control law was obtained finally. Digital simulation and experiment results show that, the controller designed by this method can restrain disturb deviation for SINS in initial alignment quickly, and the proposed control method offer an useful reference to SINS used in engineering.

Key words: automatic control technology, strapdown inertial navigation system(SINS), Backstepping algorithm, H2 optimal control, parameter perturbation

中图分类号:

TP242.62

张荣辉¹,王海玮²,贾宏光³,陈涛³,张跃³. 捷联式惯性导航系统初始对准扰动补偿控制算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2010, 40(03): 811-0815.

ZHANG Rong-hui|WANG Hai-we2|JIA Hong-guang|CHEN Tao|ZHANG Yue. Disturbance compensate control algorithm for strapdown inertial navigation system in initial alignment[J]. 吉林大学学报(工学版), 2010, 40(03): 811-0815.

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