船用捷联惯导系统自适应阻尼及超调误差抑制技术研究

本项目研究主要面向最新研制的船用捷联惯导的实际需求。目前惯导阻尼技术手段主要存在以下问题：（1）抑制惯导阻尼状态切换时产生的超调误差需要依赖外测速度信息，且误差补偿不彻底；（2）自适应阻尼参数不能连续调整，适应能力有限，可能存在阻尼过大或过小的问题。为此，项目着重针对阻尼网络优化设计、基于阻尼网络与基于状态估计的组合阻尼技术、"无阻尼-阻尼"状态切换超调误差的抑制、载体机动的影响及自适应阻尼技术等若干重要问题开展研究工作，提出一种海洋应用环境下具有自适应能力的捷联惯导阻尼技术，以及"无阻尼-阻尼"状态切换时有效抑制超调误差的实现方法。研究成果可以为新研制的船用捷联惯导抑制振荡性误差提供有力的技术支持，促进捷联惯导在航海中的应用进程，具有重要理论与应用价值。

针对捷联惯导系统水平回路的控制系统模型和误差特性，研究系统内水平阻尼网络的设计方法。通过建立单通道水平回路的控制系统模型，分析了系统的稳定性和频率特性。针对幅频特性曲线不同频段表征系统的不同性能，研究了一种基于对数幅频特性曲线的阻尼网络设计方法。通过将系统期望的调节时间、超调量等时域指标转化为频域参数，设计系统期望的开环幅频特性，从而确定捷联惯导系统水平阻尼网络参数。. 针对传统惯导阻尼技术在抑制舒拉震荡性误差过程中存在超调的问题，提出一种基于“双模”平均的捷联惯导阻尼技术。基于捷联惯导的力学编排，分析了传统惯导系统阻尼的基本原理以及超调误差产生的机理。设计了两条无阻尼回路同时独立进行解算的捷联惯导算法，在两条解算回路之间建立相位差，将两条回路的解算结果的均值作为系统输出，从而抑制舒拉震荡性误差。. 针对传统阻尼补偿器参数确定麻烦,以及阻尼状态切换超调误差的抑制问题，本项目提出一种基于变参数的惯导阻尼方法。在一个设计的通用阻尼补偿器中，通过改变可变参数 ，方便地实现不同阻尼比的阻尼补偿器。在无阻尼向阻尼状态切换时，可通过线性增大可变参数 K的方法，抑制阻尼切换时产生的超调误差。