基于氦气球的光电吊舱视轴稳定系统PID控制提升50%

本文主要探讨的是"基于飞行器的光电吊舱视轴稳定系统的不完全微分PID控制"这一课题，由薛远、张青川等人合作完成，发表在中国科技论文在线上。论文针对氦气球这种飞行器特有的俯仰和横滚幅度较小的运动特性，设计了一种两轴结构的陀螺稳定吊舱。研究的目的是提高视轴稳定系统的精度，这对于许多应用，如航空摄影、遥感和天文观测等，具有重要意义。 文章首先构建了一个合适的数学模型，通过对各种干扰力矩，尤其是摩擦力矩的影响进行深入分析，发现它对稳定精度起着关键作用。摩擦力矩的存在可能导致视轴偏离预期路径，影响系统性能。通过系统辨识方法，研究人员确定了一些关键参数，如积分项的系数，这些参数对稳定精度有直接影响。 为了克服摩擦力矩带来的影响，论文引入了不完全微分PID控制策略。通常的PID控制器包含比例(P)、积分(I)和微分(D)三个部分，但在此研究中，通过增加一个带有有限 impulse response (FIR)滤波器的微分项，实现了对加速度的补偿，从而增强了对系统动态变化的适应性。这种改进使得积分项的系数得以提升，进而显著提高了视轴稳定系统的精度。 作者们通过Simulink仿真和实验验证了不完全微分PID控制的效果。与传统的PI控制相比，该方法可以提升稳定精度大约50%，显示出其优越性。因此，这项研究对于改进飞行器的光学系统稳定性以及优化自动控制技术在实际应用中的表现具有重要的理论价值和实践意义。 整个研究覆盖了自动控制技术、视轴稳定系统的设计与优化、PID控制策略的创新，以及稳定精度的精确评估，为相关领域的科研人员提供了新的思路和技术支持。关键词包括自动控制技术、视轴稳定系统、PID控制和稳定精度，这表明了文章的核心内容和研究焦点。