基于主动减振技术的惯性稳定平台角振动误差分析与减振方法研究

Inertially stabilized platform ，which can provide a stable working platform and the attitude reference for the camera load, is the core device of airborne remote sensing earth observation system. Its performance directly decides the system's observation accuracy. This project targets the problem of performance decline dued by inertially stabilized platform angle vibration, which is related to environmental perturbations. Combined theory analysis and experimental method , analyzed the stable platform angular motion induced by environment disturbance , revealed the mechanisms of platform structural performance changes and platform angle vibration error, constructed the accurate angular vibration error model; studied active shock absorption method of the platform angle vibration, Optimized the parameters of mechanism, proposed an active vibration control method, achieved improvement performance of system steady characteristics and damping bandwidth under uncertainty environmental perturbations; Proposed an evaluation method of the platform angle vibration damping efficiency, which can solve the problem of inertially stabilized platform angle vibration; Analyzed the likely non-linear factors of the system structure and executive bodies, which can affect platform angle vibration damping, then optimized the vibration control system; Finally, comprehensive environment experimental studies are conducted, verified the effectiveness and feasibility of above methods, which provide technical support for improving the environmental adaptability of the platform.

惯性稳定平台是航空遥感对地观测系统的核心器件之一，能为摄像载荷提供稳定的工作平台和位置姿态基准，其性能的好坏直接决定航空遥感对地观测的精度。本项目针对环境扰动引起惯性稳定平台角振动而导致平台性能下降的问题，采用理论和试验相结合的方法，分析环境扰动引起的稳定平台角运动，揭示平台结构性能变化与环境扰动等内、外因素引起的平台角振动误差机理，建立准确的角振动误差模型；研究基于主动减振技术的惯性稳定平台角振动的减振方法，优化设计作动装置参数，提出一种振动主动控制方法，实现在环境扰动不确知条件下平台稳态特性的提高和减振带宽的拓展；提出一种角振动阻尼效率的评判方法，解决惯性稳定平台角振动的主动减振效果的评估问题；分析平台结构和执行机构的典型非线性因素对平台角振动减振效果的影响，优化调整减振方法。最后进行综合环境验证试验研究，验证上述方法的有效性和可行性，为提高惯性稳定平台的环境适应性提供技术支撑。

近年来，振动控制技术在航空航天、舰船和精密仪表等领域得到广泛应用，其中，主动控制因具有有效频带宽、减振效果好、适应性强及调整方便的特点，为国内外研究者所关注并深入研究。传统减振研究主要基于已知的模型和工作环境，实际应用中，存在模型和环境状态的不确定问题，需要针对仪器或系统自身开展减振研究。. 本项目以惯性稳定平台为研究对象，分析环境扰动引起的稳定平台围绕框架轴的角运动，研究惯性稳定平台角振动误差机理，建立角振动误差模型；研究惯性稳定平台的角振动抑制方法；分析平台系统中的非线性因素及其对稳定平台角振动控制效果的影响；提出一种稳定平台角振动阻尼效率的评判方法；通过仿真实验、综合环境验证试验等方式验证所提出的振动抑制方法的有效性和可行性。. 在项目支持下，课题组对项目研究内容进行了深入细致的研究，并取得了具有意义的研究成果，通过对研究结果的整理与总结，共计发表论文10篇，其中SCI论文四篇（一篇录用待发表），EI论文4篇（一篇录用待发表），ISTP论文两篇，申请专利4项；课题研究期间共培养了5名硕士研究生，其中已毕业两名，三名在读。通过充分调研和研究，创新性提出了一种基于被动阻尼器的角振动主动控制方法，进行了阻尼器结构设计与参数优化计算，并通过仿真实验验证了所提出方法的有效性，下一步需要将加工完成的部件进行装配与调试，并进行实验验证。. 本项目是针对惯性稳定平台系统自身开展减振研究，以降低其环境敏感性为目的，通过开展惯性稳定平台角振动误差分析与减振方法研究，用以提高平台的稳定精度和环境适应，本项目的研究成果可以推广应用于惯性稳定技术、复杂系统振动控制、航空遥感测量等领域，具有科学意义和工程应用价值。