摘  要
    航海、航空和航天事业的迅速发展使导航系统对平台稳定回路的控制精度、快速性和抗干扰能力等方面的要求越来越高，虽然就目前的发展趋势来说，古典控制理论已不能在惯性导航要求的高精度性能的系统中发挥主流作用，但是学好古典控制理论搞好PID控制却是研究、利用现代控制理论的基础。
   本文首先在考虑力矩电机轴间干扰的情况下建立了稳定回路的数学模型，并根据稳定回路的性能指标，进行了传统PID控制器的设计，进而分析了校正后系统的稳定性，然后用控制系统仿真程序进行数字仿真和稳态、动态指标分析。

关键词：惯导系统；稳定回路；PID控制

ABSTRACT
  With the rapid development of navigation and aviation, the requirements of inertial navigation system to platform’s stabilizing loops have more and more critical in control precision, speed and the ability of disturbance rejection. At present as long as the development trend ,traditional control theory can’t exert mainstream effect in the high precision and high performance system of navigation, but learn it and PID control well that is a base of studying and using modern control theory.
  In this paper, the mathematical model of the stabilizing loop with exterior interfering torque in the motor’s axis is constructed first, and then the traditional PID controller is designed in terms of the performance index of the loop. More over, we put the system into the digital simulation program of computer, by which we go on the reliability and precision discussion.

Key words: inertia navigation system; stabilizing loop; PID  

目  录
第1章  绪论 1
1.1课题的背景及意义 1
1.2现状及发展趋势 1
1.3课题的目的及主要研究内容 3
1.4平台稳定系统简介 3
1.5系统的技术指标和参数要求 4
第2章 平台稳定回路的设计 6
2.1平台及其稳定回路原理 6
2.2平台稳定系统的模型 8
2.2.1平台系统的结构 8
2.2.2平台系统的数学模型 11
2.3平台系统的性能指标 15
2.3 .1闭环力矩刚度 15
2.3 .2 闭环振荡度 17
2.3 .3闭环通频带 18
2.4 本章小结 19
第3章  平台稳定回路分析 20
3.1 分析方法的简介 20
3.2控制方法简介 21
3.3 KV的计算 21
3.4 系统的分析 23
3.4.1 随动系统的分析 23
3.4.2力平衡系统的分析 25
3.5 本章小结 26
第4章 平台稳定回路的校正 27
4.1 系统校正方法的简介 27
4.1.1校正的概念 27
4.1.2校正的方式 27
4.2 控制系统综合方法的选择 29
4.3超前滞后校正网络设计 31
4.3.1超前校正的设计 31
4.3.2串联滞后校正 33
4.4校验系统的性能指标 34
4.5 本章小结 37
第5章 利用计算机仿真 38
5.1MATLAB语言简介 38
5.2仿真工具SIMULINK简介 40
5.3利用SIMULINK进行仿真及分析 40
5.4传统控制系统的分析 46
5.5本章小结 47
结论 48
参考文献 49
致谢 50

第1章  绪论
1.1  课题的背景及意义
惯导系统的平台稳定回路是典型的陀螺稳定装置，它把陀螺罗经和陀螺稳定平台有机地结合在一起形成高精度的导航仪器。 稳定回路的作用是驱动平台框架系统高精度地跟踪陀螺仪的主轴，从而消除舰船的各种运动对平台的干扰，在舰船上建立方位水平的基准，检测并输出舰船的航向和纵横摇姿态角．惯导系统对稳定回路的要求越来越高，希望稳定系统同时具有快速性、干扰性、无超调等优点。
从目前公开的材料来看，单就平台稳定回路的控制而言，实际应用中仍采用传统的模拟控制。PID控制方式是最早发展起来的控制策略之一，也是目前采用最多的控制方式。这一方面由于PID控制器具有简单而固定的形式，在很宽的操作条件范围内都保持较好的鲁棒性；另一方面是，因为PID控制器允许工程技术人员以一种简单而直接的方式来调节系统。然而许多被控对象机理复杂，具有非线形、慢时性、纯滞后等特点，在噪声、模型结构均将发生变化。在这种条件下，采用常规的PID控制器，难以获得满意的效果。为了克服常规PID调节器的不足，提高其性能，人们进行了广泛的研究，提出了许多PID自适应调节方案。传统的PID调节器具有结构简单、调整方便和参数整定与工程指标联系密切等特点。目前在平台控制中仍采用传统的PID控制算法。
1.2  现状及发展趋势