CN107796392B - 一种三轴稳定平台、全数字控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三轴稳定平台、全数字控制系统及方法。针对现有稳定平台更小体积、更苛刻结构适应性和更高使用性能需求，首次应用光纤陀螺、光电编码器、无刷力矩电机等小型高精度惯性仪表，并采用了稳定回路计算机+高速串行总线+惯性仪表数据采集单元的集散化、数字化创新形式，大幅减小了稳定系统体积。三轴稳定平台同步时钟为频标，实现惯性数据采集、控制率计算和力矩电流传输。无刷力矩电机进行了电流矢量控制，稳定回路计算机引入了高性能数字信号处理器可完成的光纤陀螺误差补偿方法和积分延时控制策略，实现了将平台台体坐标系稳定在惯性空间方向。

Description

一种三轴稳定平台、全数字控制系统及方法

技术领域

本发明涉及一种平台式惯性导航设备的稳定控制系统，特别应用于对系统体积有严格限制的惯性导航设备，属于惯性导航领域。

背景技术

新一代战略武器对惯性导航设备的体积、可靠性和实战化能力的要求越来越高。平台稳定系统作为实现惯性平台各项功能和指标要求的重要组成部分，其方案的合理性、技术的先进性、功能实现的灵活性以及设计的可靠性，都对惯性平台系统整体性能起着至关重要的作用。国内针对战略武器系统使用的高精度惯性平台仍然以高精度机械仪表为核心，例如液浮陀螺、气浮陀螺、静压液浮陀螺、高精度三浮陀螺。但是机械式陀螺仪技术复杂，加工难度高，寿命较短，不具备长时间热待机工作。

“长寿命、小体积、高可靠、全姿态、使用便利”要求平台电气系统应减小规模、增强功能。国内现有战略武器平台稳定系统采用旋转变压器+姿态角变换电路(简称RDC电路)作为姿态角敏感元件、采用有刷电机作为执行元件，这些仪表采用电压信号进行传输，电压信号在电缆上传输存在压降，测量精度较低，并且电刷的存在降低了有刷电机的使用寿命。同时，大部分平台稳定系统主要采用模拟控制器方案，要实现越来越多、越来越复杂的功能，其电路规模势必庞大，较难满足新型武器型号的高标准要求。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种三轴稳定平台、全数字控制系统及方法，引入了光纤陀螺误差补偿方法和积分延时控制策略，提高了稳定控制精度。

本发明的技术方案是：一种基于光纤陀螺和无刷力矩电机的三轴稳定平台，采用平台台体+三轴两框架结构设计，包括平台台体、台体轴承、台体轴光电编码器、台体轴无刷力矩电机、内环框架、内环轴承、内环轴光电编码器、内环轴无刷力矩电机、外环框架、外环轴承、外环轴光电编码器、外环轴无刷力矩电机；平台台体通过台体轴承安装在内环框架上，内环框架通过内环轴承安装在外环框架上，外环框架通过外环轴承安装于系统箱体上；台体轴承、内环轴承、外环轴承三轴安装方向相互正交，构成右手直角坐标系；三轴的正向轴承一端均安装用于测量姿态角的光电编码器，三轴的负向轴承一端均安装用于驱动框架转动的无刷力矩电机。

所述平台台体包括台体光纤陀螺、内环光纤陀螺、外环光纤陀螺以及三个光纤陀螺共用的一个光源和一套光纤陀螺电路板；台体光纤陀螺安装方向与台体轴正向重合，内环光纤陀螺安装方向与内环轴正向重合，外环光纤陀螺安装方向与外环轴正向重合，即三个陀螺仪的敏感轴方向与各框架轴重合；光纤陀螺用于测量相对于光纤陀螺敏感轴的角速度。

包括三轴稳定平台和平台电路组件；三轴稳定平台和平台电路之间对外数据通信电路统一为高速串行接口；三轴稳定平台完成惯性数据采集，平台电路组件为整个平台提供电源以及实现平台惯性数据预处理、导航解算和稳定控制。

所述平台电路组件包括主控电路板和平台系统集成电源；其中平台系统集成电源用于供电；主控电路板包括稳定回路计算机、主控计算机和FPGA；稳定回路计算机和主控计算机分别通过独立的并行数据总线与FPGA相连，FPGA实现外设管理、串行总线通讯和对外接口控制，稳定回路计算机实现平台系统稳定控制计算，主控计算机用于控制平台本体惯性数据采集和平台系统导航解算。

一种基于光纤陀螺和无刷力矩电机的三轴稳定平台全数字控制方法，步骤如下：

1)以1kHz同步信号下降沿为一个控制周期起始时刻，光纤陀螺电路板锁存3路光纤陀螺数据，并向主控电路板打包发出；

2)3路光电编码器也在1kHz同步信号下降沿锁存姿态角数据，主控电路板分时发送数据请求指令，被点名的光电编码器响应指令后，向主控电路板发出数据；

3)3路无刷力矩电机监听光电编码器数据，根据光电编码器数据中的数据帧头辨识台体、内环、外环的姿态角数据；

4)主控电路板FPGA接收到光纤陀螺数据或光电编码器数据后，置相应的数据有效标志，稳定回路计算机查询读取；

5)稳定回路计算机对读取3路光纤陀螺数据进行误差补偿，并采用信号分解器将补偿后的光纤陀螺输出分解到惯性坐标系；

6)稳定回路计算机中控制器采用积分延时策略，分别计算台体、内环、外环三条回路转矩电流，并在下一个同步时钟下降沿到来之前分时向3路无刷力矩电机发送电机转矩电流指令；

7)无刷力矩电机对接收的转矩电流，采用矢量控制策略，生成力矩电机三相绕组电流，使无刷力矩电机产生力矩，抵消台体轴、内环轴、外环轴三个支承轴上的干扰力矩。

所述步骤5)中台体光纤陀螺、内环光纤陀螺和外环光纤陀螺使用相同的光纤陀螺输出误差补偿方法，其中一个光纤陀螺的输出误差补偿方法具体步骤为：

51)一步预测，即将当前时刻之前连续N个陀螺输出角速度数据乘以相应的权重来预测当前时刻n的陀螺输出

方程式如下：

其中，b_k为权重值，ω(n-k)为当前时刻n之前第k个时刻光纤陀螺的实际角速度，

为当前时刻n陀螺输出角速度估计值，k＝1，2……N，N为正整数；

52)权重更新，即利用当前采集陀螺数据与预测值之间均方差最小化为目标，不断优化更新权重，其权重更新表达式如下：

其中，ω(n)为当前时刻n光纤陀螺的实际角速度，e(n)表示光纤陀螺实际输出值与估计值之间误差，E(e²(n))表示误差e(n)的均方差值。

所述步骤5)中信号分解器表达式如下：

其中，下标y、x、z分别代表台体、内环、外环，

为步骤51)中为当前时刻n陀螺输出角速度估计值，

为当前时刻n分解后的角速度，θ_y为台体光电编码器所测姿态角。

所述步骤6)的具体过程为：控制器以经过信号分解后的光纤陀螺角速度信号为输入

在稳定回路在闭合时刻和初始转位时刻，控制器为一个纯比例环节，达到设定的切换时刻T_L后，控制器切换为两个纯积分+两个零点+一个极点环节。

台体、内环、外环控制器表达形式相同，传递函数如下：

其中，

为控制器的输出，即发送给无刷力矩电机的转矩电流，K₁和K₂为控制器比例系数，z₁和z₂为控制器零点，p₁为控制器极点；然后采用双线性变换将连续控制器离散化，即控制器中s用

去替换，T_s表示控制周期，z表示离散域下的变量算子，离散后的控制器表达式如下：

其中，a₀、a₁、a₂、a₃、b₀、b₁、b₂和b₃为经离散变换后的系数；将上式整理为稳定回路计算机可执行的差分方程如下：

所述步骤7)中台体无刷力矩电机、内环无刷力矩电机、外环无刷力矩电机采用相同的电流矢量控制策略，该电流矢量控制策略步骤如下：

71)将来自主控电路板的转矩电流指令i_q ^*和励磁参考电流i_d ^*＝0，与无刷力矩电机反馈电流i_q和i_d分别求差；

72)将步骤71)得到的差值分别送入转矩电流PI控制器和励磁电流PI控制器，输出电压

和

73)将电压

和

经过dq-αβ坐标变换形成电压

和

和

经SVPWM逆变器施加给无刷力矩电机，驱动无刷力矩电机旋转，其中dq-αβ坐标变换表达式为：

其中，θ为光电编码器发送来的姿态角信号；

74)检测无刷力矩电机的三相驱动电流i_A、i_B和i_C，经过abc-dq坐标变换得到反馈电流i_q和i_d，其中abc-dq坐标变换表达式为：

本发明与现有技术相比的优点如下：

(1)采用更优化的平台稳定控制系统组成架构。采用稳定回路计算机+高速串行总线+惯性仪表数据采集单元的集散化、数字化结构，并为适应总体轻小型化要求，平台稳定控制系统中高精度惯性仪表及配套电路采用了前端就近安装的策略，并将稳定回路计算机和主控计算机合并为一块主控电路板，采用高性能的C6713DSP进行控制率计算。稳定回路计算机和惯性仪表数据采集单元通过高速串行总线进行数据采集、控制指令通信，能有效减少信号线数量，且信号传输无测量精度损失，更加适应平台轻小型化设计趋势；

(2)应用先进平台稳定回路全数字控制策略及算法。本发明设计了一套稳定回路计算机可实现的递推式光纤陀螺误差补偿方法，能有效抑制光纤陀螺输出的随机游走误差；无刷力矩电机采用了电流矢量控制策略，有效抑制转矩波动，提高了定位精度；同时针对回路在初始闭合和初始转位时刻出现超调抖动的问题，本发明提出了一套积分延时控制策略，经过离散化后，稳定回路计算机可实现，具有稳定系统调节时间更快、超调量明显减小的特点。

附图说明

图1为本发明三轴稳定平台结构示意图；

图2为本发明三轴稳定平台全数字控制系统结构示意图；

图3为本发明三轴稳定平台全数字控制系统工作原理图；

图4为实现三轴稳定平台全数字控制系统工作原理所设计的电气架构图；

图5为本发明用光纤陀螺误差补偿算法流程图；

图6为本发明用平台稳定控制策略示意图；

图7为本发明用无刷力矩电机控制策略示意图；

图8为三轴平台稳定回路以指令角速度转位试验结果图。

具体实施方式

如图1所示，一种基于光纤陀螺和无刷力矩电机的三轴稳定平台采用平台台体+三轴两框架结构，包括平台台体、台体轴承、台体轴光电编码器、台体轴无刷力矩电机、内环框架、内环轴承、内环轴光电编码器、内环轴无刷力矩电机、外环框架、外环轴承、外环轴光电编码器、外环轴无刷力矩电机。

三轴稳定平台其特征在于，平台台体通过台体轴承安装在内环框架上、内环框架通过内环轴承安装在外环框架上、外环框架通过外环轴承安装于系统箱体上；台体轴承、内环轴承、外环轴承三轴安装方向相互正交，构成右手直角坐标系，在惯性导航系统中定义三轴的初始位置为惯性空间。台体轴承、内环轴承和外环轴承的正向轴承一端均安装光电编码器，负向轴承一端均安装无刷力矩电机，其中光电编码器用于测量姿态角(即框架转动的角度)，其配套电路嵌入在编码器内部，无刷力矩电机用于支承框架转动，其驱动电路安装在框架上，不再占用电路组件内部空间。

平台台体包括台体光纤陀螺、内环光纤陀螺、外环光纤陀螺以及三个光纤陀螺共用的一个光源和一套陀螺信号处理电路；台体光纤陀螺安装方向与台体轴正向重合、内环光纤陀螺安装方向与内环轴正向重合、外环光纤陀螺安装方向与外环轴正向重合，即三个陀螺仪的敏感轴方向与各框架轴重合。光纤陀螺用于测量相对于光纤陀螺敏感轴的角速度。

一种基于光纤陀螺和无刷力矩电机的三轴稳定平台全数字控制系统如图2所示。为了适应更小体积、更苛刻结构适应性和更高使用性能需求，该平台稳定控制系统首次采用了三轴稳定平台和平台电路组件一体化设计。其中，三轴稳定平台位于整个系统上面三分之二部分，主要完成惯性数据采集。平台电路组件位于整个系统下面三分之一部分，包括主控电路板和平台系统集成电源，其中平台系统集成电源为整个平台提供电源，主控电路板包括稳定回路计算机、主控计算机和FPGA。稳定回路计算机和主控计算机均为高性能的数字信号处理器(C6713DSP)，分别通过独立的16位并行数据总线与FPGA相连。FPGA实现外设管理、串行总线通讯和对外接口控制，稳定回路计算机实现平台系统稳定控制计算，主控计算机用于控制平台本体惯性数据采集和平台系统导航解算。

如图3所示，一种基于光纤陀螺和无刷力矩电机的三轴稳定平台全数字控制系统，其实现原理是：采用高精度光纤陀螺代替传统的机电式陀螺作为敏感元件，以光电编码器为姿态角测量元件，以无刷力矩电机作为执行元件，实现了将平台台体坐标系稳定在惯性空间方向，即平台受到干扰力矩将在空间中转动时，稳定系统整个平台台体相对于惯性空间位置始终不发生变化。

如图4所示，三轴稳定平台全数字控制系统采用了稳定回路计算机+高速串行总线+惯性仪表数据采集单元的集散化、数字化架构，即稳定回路计算机采用高性能的C6713DSP处理器，数学运算能力强。同时，光纤陀螺、光电编码器、无刷力矩电机和主控电路板的对外电路统一为高速串行总线接口，通过光纤陀螺RS/485总线、光电编码器RS/485总线和无刷力矩电机RS/485总线实现稳定系统计算机和各仪表单元之间、仪表单元之间导航数据采集、控制数据指令的交互和通信。相比于并行总线，串行总线传输的是数字量，不仅不受线缆上传输压降影响，同时台体、内环、外环惯性仪表复用一根总线，能有效减少信号线数量，更加适应平台小型化设计趋势。

一种基于光纤陀螺和无刷力矩电机的三轴稳定平台全数字控制方法，以1ms为控制周期，即以1kHz同步信号作为时钟，步骤如下：

1)稳定系统输入为陀螺仪信号，光纤陀螺与主控电路板通过“光纤陀螺RS485总线”进行数据传输；在同步信号的下降沿，光纤陀螺电路板锁存3路光纤陀螺数据，并向主控电路板打包发出；

2)稳定系统信号分解用到了姿态角信号，光电编码器与主控电路板通过“光电编码器RS485总线”进行数据传输；在同步信号的下降沿，3路光电编码器锁存姿态角数据；主控电路板分时发送数据请求指令，3路光电编码器作为从站点，以通信格式的帧头进行区分是否被点名；被点名的编码器响应指令后，向主控电路板发出数据；

3)无刷力矩电机坐标变换要用到姿态角数据，3路无刷力矩电机驱动板也挂载在“光电编码器RS485总线”，监听光电编码器数据；无刷力矩电机驱动板根据光电编码器数据中的帧头辨识台体、内环、外环的姿态角数据，并进行存储；

4)主控电路板FPGA接收到光纤陀螺数据或光电编码器数据后，置相应的数据有效标志，稳定回路计算机查询读取；

5)稳定回路计算机对读取3路光纤陀螺数据进行误差补偿，并采用信号分解器将补偿后的光纤陀螺输出分解到惯性坐标系；

6)稳定回路计算机中控制器采用积分延时策略，分别计算输出台体、内环、外环三条回路转矩电流，并在下一个同步时钟下降沿到来之前分时向3路无刷力矩电机发送电机转矩电流指令；

7)稳定系统输出信号为电机转矩电流指令，无刷力矩电机驱动板与主控电路板通过“无刷力矩电机RS485总线”进行数据传输；3路无刷力矩电机驱动板做为从站点，以通信格式的帧头进行区分，接收主控计算法发送的电机转矩电流指令；无刷力矩电机驱动板，采用矢量控制策略，生成力矩电机三相绕组电流，驱动无刷力矩电机转动，抵消支承轴上的干扰力矩。

三轴稳定平台全数字控制系统采用光纤陀螺作为敏感元件。光纤陀螺的主要误差包括零位稳定性误差、随机游走误差以及标度因数稳定性误差三项。对于平台稳定系统而言，标度因素误差基本不影响平台角度偏差；零位稳定性误差通过积分环节将产生与时间成正比的角度误差，将影响稳定系统的长期性能，这一误差可以使用外部信息或旋转调制等方式进行补偿；但光纤陀螺仪的固有白噪声(呈现一个“随机游走”的统计特性)在短时间内引起较大的平台角波动，且无法通过误差参数的标定进行修正。

光纤陀螺的白噪声能量主要分布在低频段，如图5所示，本发明提出了一套稳定回路C6713DSP可实现的递推光纤陀螺误差补偿方法。台体光纤陀螺、内环光纤陀螺和外环光纤陀螺使用相同的光纤陀螺输出误差补偿方法，假设某一个光纤陀螺当前时刻n输出值为ω(n)，则每个控制周期(即1ms)包括陀螺输出一步预测和权重更新两个过程。一步预测是把当前时刻之前的陀螺输出数据乘以相应的权重来预测当前时刻的陀螺输出，其方程如式(1)：

其中，b_k为权重值，ω(n-k)为当前时刻n之前第k个时刻光纤陀螺的实际角速度，

为当前时刻n陀螺输出估计值，k＝1，2……N，N为正整数。权重更新是以最小方差为准则，即利用当前采集陀螺数据与预测值之间均方差最小化为目标，不断优化更新权重，其权重更新方程如式(2)所示：

其中，ω(n)为当前时刻n光纤陀螺的实际角速度，e(n)表示光纤陀螺实际输出值与估计值之间误差，E(e²(n))表示误差e(n)的均方差值。最后，采用信号分解器将补偿后的台体光纤陀螺输出、内环光纤陀螺输出、外环光纤陀螺输出分解到惯性坐标系，其中信号分解器如式(3)所示：

其中，下标y、x、z分别代表台体、内环、外环，

为当前时刻n分解后的角速度，θ_y为台体光电编码器所测姿态角。

三轴稳定平台全数字控制系统其控制策略如图6所示。控制器以经过信号分解后的光纤陀螺角速度信号为输入，为了达到一阶无静差的目的，稳定回路校正网络中设计了两个纯积分环节，同时增加了两个小于设计剪切频率的零点和一个较大的极点，以保证整个系统工作在稳定状态。

同时，稳定系统在闭合或指令转位时，初始偏差一般较大，由于控制器中采用了二阶积分，积分作用较大，使整个回路超调量较大，回路出现超调抖动现象。因此，本发明中采用了积分延时控制策略，即稳定回路在闭合时刻和初始转位时刻采用无积分网络控制，达到一定时刻后切换为带积分的网络工作。台体、内环、外环控制器表达形式相同，只是系数不同，其传递函数可统一为如式(4)表示：

其中，

为控制器的输出，即发送给无刷力矩电机的转矩电流，K₁和K₂为控制器比例系数，z₁和z₂为控制器零点，p₁为控制器极点，T_L为设定的切换时刻。然后采用双线性变换将连续控制器离散化，即控制器中s用

去替换(其中，T_s＝0.001表示控制周期1ms)，离散后的控制器表达式如式(5)表示：

其中，a₀、a₁、a₂、a₃、b₀、b₁、b₂和b₃为经离散变换后的系数；将上式整理为稳定回路C6713DSP可执行的差分方程如式(6)所示：

三轴稳定平台全数字控制系统采用无刷力矩电机作为执行元件。无刷力矩电机在使用过程中，由于电机反电动势的电磁干扰以及功率器件电源电压含有高次谐波等因素，使得无刷力矩电机转矩波动，进而引起电机振动和噪声，影响定位精度。为了抑制无刷力矩电机转矩波动，本发明在无刷力矩电机驱动板中增加电机电流矢量控制，使三相同步电机输入为三相对称的正弦电流。

台体无刷力矩电机、内环无刷力矩电机、外环无刷力矩电机采用相同的电流矢量控制策略，图7给出了无刷力矩电机电流矢量控制策略流程，步骤如下：

1)将来自主控电路板的转矩电流指令i_q ^*和励磁参考电流i_d ^*＝0，与无刷力矩电机反馈电流i_q和i_d分别求差；

2)将步骤1)得到的差值分别送入转矩电流PI控制器和励磁电流PI控制器，输出电压

和

3)将输出电压

和

经过dq-αβ坐标变换形成电压

和

和

经SVPWM逆变器施加给力矩电机三相绕组，驱动无刷力矩电机旋转，其中dq-αβ坐标变换如式(7)所示：

其中，θ为光电编码器发送来的姿态角信号；

4)无刷力矩电机驱动板同时采集驱动电机的三相电流i_A、i_B和i_C，三相电流经过abc-dq坐标变换得到反馈电流i_q和i_d，其中abc-dq坐标变换如式(8)所示：

实施例1：为验证本发明的实用性和正确性，图8给出了(a)台体指令角速度为57.3°/s(即1rad/s)、(b)内环指令角速度为17.2°/s(即0.3rad/s)、(c)外环指令角速度为28.7°/s(即0.5rad/s)时三条回路进行任意位置转位试验。如图8可知，由光纤陀螺、无刷力矩电机、光电编码器组成的三轴稳定平台全数字控制系统工作正常。同时，以图8(a)台体稳定回路指令角速度转位为例，控制器采用积分延时策略以后，台体陀螺输出调节时间从0.17s减小到0.07s，超调量由原来的40％减小到几乎无超调，有效抑制了稳定回路超调抖动现象。

Claims (6)

1.一种基于光纤陀螺和无刷力矩电机的三轴稳定平台全数字控制方法，其特征在于步骤如下：

1)以1kHz同步信号下降沿为一个控制周期起始时刻，光纤陀螺电路板锁存3路光纤陀螺数据，并向主控电路板打包发出；

2)3路光电编码器也在1kHz同步信号下降沿锁存姿态角数据，主控电路板分时发送数据请求指令，被点名的光电编码器响应指令后，向主控电路板发出数据；

3)3路无刷力矩电机监听光电编码器数据，根据光电编码器数据中的数据帧头辨识台体、内环、外环的姿态角数据；

4)主控电路板FPGA接收到光纤陀螺数据或光电编码器数据后，置相应的数据有效标志，稳定回路计算机查询读取；

5)稳定回路计算机对读取3路光纤陀螺数据进行误差补偿，并采用信号分解器将补偿后的光纤陀螺输出分解到惯性坐标系；

6)稳定回路计算机中控制器采用积分延时策略，分别计算台体、内环、外环三条回路转矩电流，并在下一个同步时钟下降沿到来之前分时向3路无刷力矩电机发送电机转矩电流指令；

7)无刷力矩电机对接收的转矩电流，采用矢量控制策略，生成力矩电机三相绕组电流，使无刷力矩电机产生力矩，抵消台体轴、内环轴、外环轴三个支承轴上的干扰力矩。

2.根据权利要求书1所述的一种基于光纤陀螺和无刷力矩电机的三轴稳定平台全数字控制方法，其特征在于：所述步骤5)中台体光纤陀螺、内环光纤陀螺和外环光纤陀螺使用相同的光纤陀螺输出误差补偿方法，其中一个光纤陀螺的输出误差补偿方法具体步骤为：

51)一步预测，即将当前时刻之前连续N个陀螺输出角速度数据乘以相应的权重来预测当前时刻n的陀螺输出

方程式如下：

其中，b_k为权重值，ω(n-k)为当前时刻n之前第k个时刻光纤陀螺的实际角速度，

为当前时刻n陀螺输出角速度估计值，k＝1，2……N，N为正整数；

52)权重更新，即利用当前采集陀螺数据与估计值之间均方差最小化为目标，不断优化更新权重，其权重更新表达式如下：

其中，ω(n)为当前时刻n光纤陀螺的实际角速度，e(n)表示光纤陀螺实际输出值与估计值之间误差，E(e²(n))表示误差e(n)的均方差值。

3.根据权利要求书2所述的一种基于光纤陀螺和无刷力矩电机的三轴稳定平台全数字控制方法，其特征在于：所述步骤5)中信号分解器表达式如下：

其中，下标y、x、z分别代表台体、内环、外环，

为步骤51)中为当前时刻n陀螺输出角速度估计值，

为当前时刻n分解后的角速度，θ_y为台体光电编码器所测姿态角。

4.根据权利要求书3所述的一种基于光纤陀螺和无刷力矩电机的三轴稳定平台全数字控制方法，其特征在于：所述步骤6)的具体过程为：控制器以经过信号分解后的光纤陀螺角速度信号为输入

在稳定回路在闭合时刻和初始转位时刻，控制器为一个纯比例环节，达到设定的切换时刻T_L后，控制器切换为两个纯积分+两个零点+一个极点环节。

5.根据权利要求书4所述的一种基于光纤陀螺和无刷力矩电机的三轴稳定平台全数字控制方法，其特征在于：台体、内环、外环控制器表达形式相同，传递函数如下：

其中，

为控制器的输出，即发送给无刷力矩电机的转矩电流，K₁和K₂为控制器比例系数，z₁和z₂为控制器零点，p₁为控制器极点；然后采用双线性变换将连续控制器离散化，即控制器中s用

去替换，T_s表示控制周期，z表示离散域下的变量算子，离散后的控制器表达式如下：

其中，a₀、a₁、a₂、a₃、b₀、b₁、b₂和b₃为经离散变换后的系数；将上式整理为稳定回路计算机可执行的差分方程如下：

6.根据权利要求书5所述的一种基于光纤陀螺和无刷力矩电机的三轴稳定平台全数字控制方法，其特征在于：所述步骤7)中台体无刷力矩电机、内环无刷力矩电机、外环无刷力矩电机采用相同的电流矢量控制策略，该电流矢量控制策略步骤如下：

71)将来自主控电路板的转矩电流指令i_q ^*和励磁参考电流i_d ^*＝0，与无刷力矩电机反馈电流i_q和i_d分别求差；

72)将步骤71)得到的差值分别送入转矩电流PI控制器和励磁电流PI控制器，输出电压

和

73)将电压

和

经过dq-αβ坐标变换形成电压

和

和

经SVPWM逆变器施加给无刷力矩电机，驱动无刷力矩电机旋转，其中dq-αβ坐标变换表达式为：

其中，θ为光电编码器发送来的姿态角信号；

74)检测无刷力矩电机的三相驱动电流i_A、i_B和i_C，经过abc-dq坐标变换得到反馈电流i_q和i_d，其中abc-dq坐标变换表达式为：

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