光电吊舱陀螺稳定系统遗传算法控制

潘玲

摘要：本文通过研究航空光电吊舱陀螺稳定系统，对其遗传算法进行控制。航空光电吊舱作为一个系统具有大时延、非线性的特点，同时要求高跟踪以及精度稳定，因此对控制器提出更高的要求。基于遗传算法（GA）的PID控制技术抗干扰能力较强，能够提高控制系统对高速动态目标的跟踪能力。

关键词：陀螺稳定系统 双闭环控制 遗传算法 Matlab

航空光电吊舱陀螺稳定系统，即吊舱结构形式的机载光电跟踪系统。它将光电载荷安装在稳定平台上，借助陀螺稳定平台隔离载机的振动，进而获得平台空间，通过控制指令的驱动，完成光电载荷对目标的搜索、捕获、跟踪、定位等一系列的任务。

针对机载光电测量仪器放的稳定性，我们设计了一个两维的支撑平台稳像系统，借助该系统吊舱可以完成搜索与跟踪两项基本任务[1]。

1 系统的组成

稳像系统由主体仪器、控制放大器和脱靶量计算单元三大部分组成，如图1所示[2]：

主体仪器：对于稳像系统而言，两轴支撑的常平架结构构成主体仪器。外环（方位环）垂直装设于基座上，光电测量仪则装设在内环（水平环）上。正交处理内、外环的转动轴，外环呈360°全周转动。将二自由度挠性陀螺仪分别装设在内、外环上，借助锁定回路形成速率陀螺，用以量测两轴转动的角速度。

控制放大器：控制放大器对两环上驱动电机转动的控制是根据操作指令和跟踪目标的脱靶量实现的，确保隔离基座摇摆或测量仪的光轴始终锁定施测目标。

脱靶量计算单元：参照由光电跟踪仪测得的图像信息，脱靶量计算单元用以计算目标的脱靶量，处理结果输入控制器作为系统位置环的输入量。

2 系统的技术指标

3 建立系统控制模型

5 结论

本文对光电吊舱稳像系统进行了遗传算法PID研究，通过仿真实验对优化后的控制器进行检验，其阶跃响应曲线平稳，无超调量，对系统的负载扰动具有良好的适应能力。

参考文献：

[1]李文魁，王俊璞，金志华，田蔚风.直升机机载光电吊舱的发展现状及对策[J].中国惯性技术学报，2004，12（5）：75-80.

[2]谈振藩，李庆.航空光电吊舱陀螺稳定系统研究[D].哈尔滨：哈尔滨工程大学，2007.

[3]胡寿松.自动控制原理[M].第四版.北京：科学出版社，2000.

[4]施阳.MATLAB语言精要及动态仿真工具SIMULINK[M].西安：西北工業大学出版社，1999.