二轴框架视线指向系统的凸优化反馈镇定  

Feedback Stabilization of a Two-axis Gimbal System via Convex Optimization

作　　者：詹世涛[1] 闫维新[1] 付庄[1,2] 潘根[1] 于锦江[3] 赵言正[1] 

机构地区：[1]上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室,上海200240 [2]哈尔滨工业大学机器人技术与系统重点实验室,哈尔滨150001 [3]上海航天技术研究院控制所,上海200233

出　　处：《上海交通大学学报》2013年第8期1312-1317,共6页Journal of Shanghai Jiaotong University

基　　金：国家自然科学基金(61075086);机械系统与振动国家重点实验室研究基金(MSV-MS-2010-03)资助项目

摘　　要：以一类偏航-俯仰二自由度框架结构为研究对象,探讨执行元件存在输出饱和的条件下此类不确定系统的最优镇定问题.在框架动力学模型的基础上,分析了基座角运动、结构耦合和惯性不平衡力矩等干扰因素对系统动力学特性的影响.针对干扰条件下执行元件非线性饱和导致的稳定性问题,基于线性矩阵不等式组的凸优化方法,得到了镇定系统的状态反馈矩阵的最优值,为设计稳定的导引头回路控制系统提供了理论依据.仿真结果表明,最优反馈控制器对该类系统中的结构不确定性、饱和非线性和外界干扰力矩等因素具有较强的鲁棒性.This paper discussed the optimal feedback stabilization problem of a yaw-pitch gimbaled system with structure uncertainties, actuator saturation and disturbance torques in its control channels. The influence modes of platform angular motion, kinematics ~ geometrical coupling and unbalance moments on system dynamics were analyzed from the perspective of gimbal dynamics. Optimal feedback controllers were synthesized by means of Linear Matrix Inequalities （LMIs） and convex optimization to prevent the system from the instability caused by disturbance torques and actuator saturation. Simulation results prove the ro- bustness of the derived optimal feedbaek controllers against system uncertainties, actuator saturation and disturbance torques.

关 键 词：框架平台 状态反馈 线性矩阵不等式组 凸优化 

分 类 号：TJ76[兵器科学与技术—武器系统与运用工程]