三轴转台的控制方法、装置、计算机设备和存储介质与流程

1.本技术涉及计算机技术领域，特别是涉及一种三轴转台的控制方法、装置、计算机设备和存储介质。


背景技术：

2.惯性导航技术体现出航空航天技术的高低，而在惯性导航技术中导航系统的惯性导航元件(例如加速度计和陀螺仪等)的性能直接决定着整个导航系统的跟踪性能及定位精度，所以导航系统的惯性导航元件都需要经过严格的检测以及误差评估才能投入使用。对导航系统的惯性导航元件进行检测的装置是转台，转台通过对惯性导航元件进行标定的方式来检测惯性导航元件的性能。基于目前对惯性导航元件精度要求的不断提高，对应的转台的精度也提出了更高的要求，以胜任对惯性导航元件性能的测试任务。
3.常见的转台为三轴转台，三轴转台包括三个框架，当三轴转台的两个或者三个框架同时转动时，各框架不仅会受到自身力矩角速度等因素的作用，还会受到其他框架的干扰，使得框架的运动状态受到影响，即框架间存在动力学耦合。这种动力学耦合会影响到控制三轴转台的系统的控制精度和动态性能，所以在控制三轴转台对惯性导航元件进行标定的过程中需要考虑框架之间的耦合对控制三轴转台的控制精度和转台动态性能的影响。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种三轴转台的控制方法、装置、计算机设备和存储介质，能够避免三轴转台中各框架间的耦合影响，提升对三轴转台的控制性能。
5.本技术第一方面，提供了一种三轴转台的控制方法，该方法包括：
6.获取目标三轴转台中各个轴的运行参数；
7.根据目标三轴转台中各个轴的运行参数确定目标三轴转台的状态空间方程；
8.在状态空间方程满足解耦条件的情况下，根据状态空间方程的非线性表达式确定解耦控制律；
9.根据解耦控制律对耦合状态空间方程进行解耦操作，得到目标状态方程；
10.基于目标状态方程控制目标三轴转台的运行。
11.本技术第二方面，提供了一种三轴转台的控制装置，该装置包括：
12.获取模块，用于获取目标三轴转台中各个轴的运行参数；
13.第一确定模块，用于根据目标三轴转台中各个轴的运行参数确定目标三轴转台的状态空间方程；
14.第二确定模块，用于在状态空间方程满足解耦条件的情况下，根据状态空间方程的非线性表达式确定解耦控制律；
15.解耦模块，用于根据解耦控制律对耦合状态空间方程进行解耦操作，得到目标状态方程；
16.控制模块，用于基于目标状态方程控制目标三轴转台的运行。
17.本技术第三方面，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述任一项的方法的步骤。
18.本技术第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述任一项的方法的步骤。
19.本技术提供的三轴转台的控制方法、装置、计算机设备和存储介质，该方法包括：获取目标三轴转台中各个框架的运行参数；根据目标三轴转台中各个框架的运行参数确定目标三轴转台的状态空间方程；在状态空间方程满足解耦条件的情况下，根据状态空间方程的非线性表达式确定解耦控制律；根据解耦控制律对状态空间方程进行解耦操作，得到目标状态方程；基于目标状态方程控制目标三轴转台的运行。本技术在确定了根据目标三轴转台中各个轴的运行参数建立的状态空间方程是否满足解耦条件，在该状态空间方程满足解耦条件的情况下，基于解耦控制律对该状态方程进行解耦后得到最终控制目标三轴转台运行的目标控制方程，通过该目标控制方程控制目标三轴转台运行时，能够避免三轴转台中各框架间的耦合影响，提升对三轴转台的控制性能。
附图说明
20.图1为本技术一个实施例中三轴转台的控制方法的应用环境图；
21.图2为本技术一个实施例中三轴转台的控制方法的流程示意图；
22.图3为本技术另一个实施例中三轴转台的控制方法的流程示意图；
23.图4为本技术另一个实施例中三轴转台的正交状态示意图；
24.图5为本技术另一个实施例中三轴转台的非正交状态示意图；
25.图6为本技术另一个实施例中三轴转台的控制方法的流程示意图；
26.图7(a)为本技术一个实施例中三轴转台的横滚轴的输出和跟踪误差图；
27.图7(b)为本技术一个实施例中三轴转台的俯仰轴的输出和跟踪误差图；
28.图7(c)为本技术一个实施例中三轴转台的方位轴的输出和跟踪误差图；
29.图8(a)为本技术对比例中三轴转台的横滚轴的输出和跟踪误差图；
30.图8(b)为本技术对比例中三轴转台的俯仰轴的输出和跟踪误差图；
31.图8(c)为本技术对比例中三轴转台的方位轴的输出和跟踪误差图；
32.图9为本技术一个实施例中三轴转台的控制装置的结构框图；
33.图10为本技术一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
34.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
35.本技术提供的三轴转台的控制方法，可以应用于如图1所示的应用环境中。其中，带动目标三轴转台转动的电机102与服务器104电连接。三轴转台上设置有采集各个框架运行参数的数据采集装置。数据采集装置与服务器104通过网络进行通信，数据采集装置将采集到的各个框架的运行参数通过网络传输至服务器104，服务器104根据各个框架的运行参数建立目标三轴转台的状态空间方程，通过判断该状态空间方程是否满足解耦条件确定是
否对状态方程进行解耦操作，在状态空间方程满足解耦条件时，根据状态空间方程确定目标解耦控制律，并根据目标解耦控制律对状态空间方程进行解耦得到目标控制方程，基于该目标控制方程控制目标三轴转台的运行。由于该目标控制方程是经过解耦处理的，能够避免三轴转台中各框架间的耦合影响，提升对三轴转台的控制性能。其中，服务器104可以用独立的服务器或者是多个服务器组成的服务器集群来实现。
36.在一个实施例中，如图2所示，提供了一种三轴转台的控制方法，以该方法应用于图1中的服务器为例进行说明，包括以下步骤：
37.步骤s202，获取目标三轴转台中各个框架的运行参数。
38.其中，目标三轴转台包括三个轴：横滚轴、俯仰轴和方位轴；三个轴对应设置有三个能够旋转的三个框架：横滚框、俯仰框以及方位框。各个框架的运行参数例如为转角、转速、电压、转矩等。各个框架的运行参数可以是通过设置在各个框架上的采集装置采集，该采集装置例如可以是传感器、采集电路板等。
39.步骤s204，根据目标三轴转台中各个框架的运行参数确定目标三轴转台的状态空间方程。
40.其中，状态空间方程为用作分析控制三轴转台运行的系统时，描述系统的动态特性的一阶微分方程组。它能反映控制三轴转台运行的系统的全部独立变量的变化，从而能同时确定控制三轴转台运行的系统中的内部运动状态，而且还可以方便地处理初始条件。这样，在设计控制三轴转台运行的系统时，不再只局限于输入量、输出量、误差量，为提高控制三轴转台运行的系统的系统性能提供了有力的工具。加之可利用计算机进行分析设计及实时控制，因而可以应用于非线性系统、时变系统、多输入-多输出系统以及随机过程等。在采集了三轴转台各个框架的运行参数后，可以是根据三轴转台各个框架的运行参数以及各个框架的动力学方程确定目标三轴转台的状态空间方程；还可以是基于各个框架的运行参数确定各个框架的角速度矢量、转矩等，对角速度矢量、转矩等进行计算处理得到状态空间方程，对此本技术不加以限定。
41.步骤s206，在状态空间方程满足解耦条件的情况下，根据状态空间方程确定目标解耦控制律。
42.其中，根据上述确定的状态空间方程，继续判断该状态方程是否满足解耦条件。可以是在状态方程为非单输入单输出的控制方程时，确定状态空间方程满足解耦条件。目标解耦控制律表示控制指令的算法，描述了受控状态变量与系统输入信号之间的函数关系。
43.步骤s208，根据目标解耦控制律对状态空间方程进行解耦操作，得到目标控制方程。
44.其中，解耦操作就是将状态空间方程按照目标解耦控制律的形式进行拆解得到目标控制方程，该目标控制方程能够避免三轴转台中各个框架间的耦合影响。
45.步骤s210，基于目标控制方程控制目标三轴转台的运行。
46.其中，服务器根据上述步骤确定了新的目标控制方程，该目标控制方程不存在各个框架间的耦合影响，基于该目标控制方程控制目标三轴转台运行，能够提升对三轴转台的控制性能。
47.如上所述，本技术提供的三轴转台的控制方法，该方法包括：获取目标三轴转台中各个轴的运行参数；根据目标三轴转台中各个框架的运行参数确定目标三轴转台的状态空
间方程；在状态空间方程满足解耦条件的情况下，根据状态空间方程的非线性表达式确定目标解耦控制律；根据目标解耦控制律对状态空间方程进行解耦操作，得到目标状态方程；基于目标状态方程控制目标三轴转台的运行。本技术在确定了根据目标三轴转台中各个轴的运行参数建立的状态空间方程是否满足解耦条件，在该状态空间方程满足解耦条件的情况下，基于解耦控制律对该状态方程进行解耦后得到最终控制目标三轴转台运行的目标控制方程，通过该目标控制方程控制目标三轴转台运行时，能够避免三轴转台中各个框架间的耦合影响，提升对三轴转台的控制性能。
48.在一个实施例中，本实施例是生成解耦控制器的一种可选的方法实施例，该方法包括如下步骤：
49.根据预设的时间性能函数和状态空间方程生成解耦控制器，解耦控制器用于将目标三轴转台的跟踪误差控制在预设的时间范围以及预设的空间范围。
50.其中，解耦控制器是基于解耦后的目标控制方程，通过引入预设的时间性能函数设计的，用于根据目标控制方程对三轴转台进行控制的过程中，通过该解耦控制器保证目标三轴转台的各个框架的跟踪误差约束在预设的时间以及空间范围内。
51.具体地：首先给出时空约束稳定性的概念。
52.定义1：考虑如下非线性系统：
[0053][0054]
其中x(t)为矢量函数。如果对于x(0)＝x0存在ξ＞0且0＜t(x0)＜∞，满足如下不等式
[0055]
||x(t)||≤ξ，t≥t
ꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0056]
其中t(x0)表示采样时间，则(1)式的解为时空约束稳定的。
[0057]
引理1：如果存在函数v(x)＞0，v(0)＝0，存在三个正常数m1＞0，0＜m2＜1且0＜m3＜∞满足
[0058][0059]
则系统(1)为时空约束稳定的。
[0060]
定义2：如果存在一个光滑函数ρ(t)满足以下三个条件，
[0061]
1)ρ(t)＞0；
[0062]
2)
[0063]
3)对于t≥tf，存在且其中和tf分别为任意小的常数和采样时间；
[0064]
则它是预设有限时间性能函数。
[0065]
在本技术中，选择预设有限时间性能函数为
[0066][0067]
其中i＝1，
…
，n，ρ
i，0
，ρi，t
i，f
为正常数。容易验证，该函数满足引理1的时空约束稳
定性条件。
[0068]
定理一：在紧集ωz：＝{zi∈r，|zi| εi≤ρi≤ρi(0)，i＝1，
…
，n}其中zi为跟踪误差，εi＞0，如果设计解耦控制器参数ki满足
[0069][0070]
则设计解耦控制器为如下形式：
[0071][0072]
其中v＝ηn，v为实际控制律。
[0073]
证明：选取横轴进行时空约束稳定性分析，纵轴和方轴的时空约束稳定性同理可证。定义跟踪误差z1＝x
1-η0，z2＝x
2-η1其中η0＝y
id
为参考信号，则z1的导数为
[0074][0075]
第一步：根据定理一，可设计虚拟控制律为考虑如下李雅普诺夫函数
[0076][0077]
求导可得
[0078][0079]
将虚拟控制律η1代入可得
[0080][0081]
第二步：考虑如下李雅普诺夫函数：
[0082][0083]
求导可得
[0084][0085]
设计实际控制器代入(12)可得：
[0086][0087]
其中对(13)式两边从0到t进行积分可得
[0088]v2
(t)≤v2(0)e-δt
ꢀꢀꢀꢀ
(14)
[0089]
根据ρi(t)的性质，可知zi＜pi，这意味着zi是时空约束稳定的。进一步，根据zi＝x
i-η
i-1
和我们有
[0090][0091]
这意味着xi是时空约束稳定的。因此满足定理一的要求，也即通过该解耦控制器保证目标三轴转台的各个框架的跟踪误差约束在预设的时间以及空间范围内。
[0092]
本技术提供了一种控制方法，该控制方法中基于解耦后的目标控制方程设计一解耦控制器，以使目标三轴转台的各个框架的跟踪误差约束在预设的时间以及空间范围内。从而达到精准控制三轴转台各个框架运行的效果。
[0093]
在一个实施例中，如图3所示，本实施例是确定目标三轴转台的状态空间方程的一种可选的方法实施例，该方法实施例包括如下步骤：
[0094]
步骤s302，根据目标三轴转台中各个框架的运行参数建立目标三轴转台的动力学方程。
[0095]
步骤s304，根据各个框架的力矩、控制各个框架的电压的线性关系以及目标三轴转台的动力学方程确定目标三轴转台的状态空间方程。
[0096]
如图4所示，假设三轴转台框架的初始状态为完全正交状态，各框架的坐标系为：ox0y0z0为惯性坐标系，即初始正交坐标系，ox1y1z1为横滚框坐标系，ox2y2z2为俯仰框坐标系，ox3y3z3为方位框坐标系。当转台的三轴分别转过一定的角度时，三轴转台框架形成如图5所示的非正交状态，此时横滚框绕其旋转轴ox1转过角度α；俯仰框(包括横滚框)绕其旋转轴oy2转过角度β；方位框(包括横滚框和俯仰框)绕其旋转轴oz3转过角度γ。同时，此时横滚框、俯仰框和方位框的角速度分别为角加速度分别为
[0097]
定义框架间坐标系关系为：
[0098]
(1)p
o1
为初始坐标系ox0y0z0投影到横滚框坐标系ox1y1z1的坐标变换矩阵，
[0099]
(2)p
o2
为初始坐标系ox0y0z0投影到俯仰框坐标系ox2y2z2的坐标变换矩阵，
[0100]
(3)p
o3
为初始坐标系ox0y0z0投影到方位框坐标系ox3y3z3的坐标变换矩阵，
[0101]
(4)p
21
为俯仰框坐标系ox2y2z2投影到横滚框坐标系ox1y1z1的坐标变换矩阵，
[0102]
(5)p
31
为方位框坐标系ox3y3z3投影到横滚框坐标系ox1y1z1的坐标变换矩阵，
[0103]
(6)p
32
为方位框坐标系ox3y3z3投影到俯仰框坐标系ox2y2z2的坐标变换矩阵。
[0104]
由图5可以推导出各转移矩阵如下：
[0105][0106][0107][0108]
p
31
＝p
21
·
p
21
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(19)
[0109]
p
o2
＝p
32
·
p
o3
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(20)
[0110]
p
o1
＝p
31
·
p
o3
＝p
21
·
p
32
·
p
o3
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(21)
[0111]
由以上六个式子可以得到：
[0112][0113][0114][0115]
可以推导出各个框架间的矢量在ox0y0z0为惯性坐标系，ox1y1z1为横滚框坐标系，ox2y2z2为俯仰框坐标系，ox3y3z3为方位框坐标系中的关系为：
[0116][0117]
为了分析研究的方便，我们定义：
[0118]
为横滚框相对于俯仰框坐标系角速度矢量；
[0119]
为俯仰框相对于方位框坐标系角速度矢量；
[0120]
为方位框相对于惯性坐标系角速度矢量。
[0121]
由图5可知
[0122]
方位框相对ox0y0z0以角速度转动时，横滚框和俯仰框由于受到方位框的影响，也会相对于ox0y0z0产生一定的角速度：
[0123][0124][0125]
(1)横滚框相对惯性坐标系的角速度矢量为：
[0126][0127]
(2)俯仰框相对惯性坐标系的角速度矢量为：
[0128][0129]
(3)方位框相对惯性坐标系的角速度矢量为：
[0130][0131]
为了分析研究的方便，我们定义为横滚框分别绕x1，y1，z1轴的转动惯量；为俯仰框分别绕x2，y2，z2轴的转动惯量；为方位框分别绕x3，y3，z3轴的转动惯量。
[0132]
设h为刚体的动量矩，则有
[0133]
h＝h
x
i hyj hzk＝j
x
ω
x
i jyωyj jzω
zkꢀꢀꢀ
(31)
[0134]
根据哥式转动定理有：
[0135][0136]
设m＝(m
x m
y mz)
t
加在刚体上的力矩，根据动量定理有：
[0137][0138]
联立(32)和(33)则有
[0139][0140]
联立(28)、(29)、(30)与(34)，得到目标三轴转台的动力学方程为：
[0141][0142][0143][0144]
将转动惯量带入到上式中，可得简化的目标三轴转台的动力学方程为：
[0145][0146]
由于电机输出力矩和控制电压为线性关系，计算得到：
[0147][0148]
其中u1，u2，u3分别为横滚框、俯仰框以及方位框控制电压。
[0149]
将(37)代入(35)，令得到目标三轴转台的状态空间方程为：
[0150][0151]
其中，
[0152][0153]
在一个实施例中，本实施例是确定目标三轴转台的动力学方程的一种可选的方法实施例：根据m
x
、my、mz、w1、w2以及w3确定目标三轴转台的动力学方程，其中，m
x
为目标三轴转台中横滚框的力矩，my为目标三轴转台中俯仰框的力矩，mz为目标三轴转台中方位框的力矩，w1为目标三轴转台中横滚框相对于惯性坐标系的角速度矢量，w2为目标三轴转台中俯仰框相对于惯性坐标系的角速度矢量，w3为目标三轴转台中方位框相对于惯性坐标系的角速度矢量。
[0154]
其中，具体的确定方式见上述描述，在此不做赘述。
[0155]
在一个实施例中，本实施例是确定状态空间方程是否满足解耦条件的一种可选的方法实施例，该方法步骤包括：
[0156]
根据状态空间方程的控制特性确定状态空间方程是否满足解耦条件，控制特性包括单输入单输出的控制特性、单输入多输出的控制特性、多输入单输出的控制特性以及多输入多输出的控制特性。
[0157]
其中，在状态空间方程的控制特性为非单输入单输出时，确定状态空间方程满足解耦条件。
[0158]
在一个实施例中，本实施例是确定状态空间方程的控制特性的一种可选的方法实施例，该方法实施例包括如下步骤：
[0159]
根据状态空间方程中是否包括速度耦合和/或转矩耦合确定状态空间方程的控制特性。
[0160]
其中，据上可知，横滚框相对惯性坐标系的角速度矢量为：
[0161][0162]
俯仰框相对惯性坐标系的角速度矢量为：
[0163][0164]
方位框相对惯性坐标系的角速度矢量为：
[0165][0166]
则根据上式可知，横滚框相对惯性坐标系的角速度矢量是方位框和俯仰框转动时引起横滚框相对惯性坐标系的角速度与横滚框自身绕ox1旋转速度的叠加，那么表示横滚框相对惯性坐标系的角速度矢量包括由于其它框架的转动引起的角速度矢量，也即横滚框相对惯性坐标系的角速度矢量存在转速耦合。
[0167]
俯仰框相对惯性坐标系的角速度矢量是方位框转动时引起俯仰框相对惯性坐标系的角速度与俯仰框自身绕oy2旋转速度的叠加，那么表示俯仰框相对惯性坐标系的角速度矢量包括由于其它框架的转动引起的角速度矢量，也即俯仰框相对惯性坐标系的角速度矢量存在转速耦合。
[0168]
方位框相对惯性坐标系的角速度矢量不包括由于其它框架的转动引起的角速度矢量，也即方位框相对惯性坐标系的角速度矢量不存在转速耦合。
[0169]
综上可知，状态空间方程中包括速度耦合，那么，可以确定该状态空间方程的控制特性为非单输入单输出的控制特性，则该状态空间方程满足解耦条件。
[0170]
再者，据上可知：
[0171]mx
、my、mz中均包括由于其它框架的转动引起的转动惯量，也即横滚框、俯仰框以及方位框存在转矩耦合。
[0172]
综上可知，状态空间方程中包括转矩耦合，那么，可以确定该状态空间方程的控制特性为非单输入单输出的控制特性，则该状态空间方程满足解耦条件。
[0173]
在一个实施例中，如图6所示，本实施例是确定目标解耦控制律的一种可选的方法实施例，该方法实施例包括如下步骤：
[0174]
步骤s602，将状态空间方程转换成非线性状态空间方程；
[0175]
步骤s604，根据非线性状态空间方程以及预设的初始解耦控制律确定目标解耦控制律。
[0176]
其中，由上可知，状态空间方程为：
[0177][0178]
其中，
[0179][0180]
经过转换得到非线性状态空间方程为：
[0181][0182][0183][0184]
为便于推导，引入lie算子l，即：
[0185]
其中
[0186]
对于平衡点x0，该非线性系统具有相对阶ri，如果以下条件成立：
[0187]
①
对所有x(x属于x0的一个领域)以及i，j∈m，k＜r
i-1
，，都有：
[0188][0189]
②m×
m矩阵
[0190][0191]
在平衡点x0处非奇异。
[0192]
则系统在初始控制律：u＝α(x) β(x)v的作用下可以解耦为单入单出的系统，式中：
[0193][0194]
由此计算出p(x)，α(x)，β(x)，进一步得到目标解耦控制律u＝α(x) β(x)v，即：
[0195]
因此三轴转台解耦后的目标控制方程为：
[0196][0197][0198][0199]
最后，基于该目标控制方程对目标三轴转台进行控制即可。
[0200]
示例性的，如图7(a)-7(c)所示，为本技术提供的通过跟踪控制器、解耦控制器对三轴转台的三个轴进行跟踪控制的效果图，作为本技术的对比例，如图8(a)-8(c)所示，为现有技术对三轴转台的三个轴进行解耦后跟踪控制的效果图。
[0201]
从图7(a)-7(c)可以看出本技术所提出的三轴转台的控制方法能够保证三轴转台
的每个轴的跟踪误差都约束在给定时间和空间范围内(空间约束在-0.1至0.1范围内，时间约束在1秒内收敛)。从图8(a)-8(c)可以看出现有技术的控制方法不能保证三轴转台的各个轴的跟踪误差限定在给定时间和空间内，而且跟踪误差较大，在解耦之后进行跟踪控制，各轴的跟踪性能有了较大提升，这是由于解耦后降低了耦合作用对三轴转台的各个轴的影响，使得三轴转台的各个轴控制起来较为容易，但跟踪误差仍不能在给定时间和空间内约束。而本技术所提出的对三轴转台解耦控制方法，能够在解耦的基础上利用预设有限时间性能函数进行误差变换，保证了三轴转台的各个轴的跟踪误差均被约束在给定时间和空间范围内，极大地提升了三轴转台系统的瞬态和稳态跟踪性能。
[0202]
应该理解的是，虽然图2、3、6的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图2、3、6中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
[0203]
在一个实施例中，如图9所示，提供了一种三轴转台的控制装置900，包括：获取模块902、第一确定模块904、第二确定模块906、解耦模块908和控制模块910，其中：
[0204]
获取模块902，用于获取目标三轴转台中各个框架的运行参数；
[0205]
第一确定模块904，用于根据目标三轴转台中各个框架的运行参数确定目标三轴转台的状态空间方程；
[0206]
第二确定模块906，用于在状态空间方程满足解耦条件的情况下，根据状态空间方程确定目标解耦控制律；
[0207]
解耦模块908，用于根据目标解耦控制律对状态空间方程进行解耦操作，得到目标控制方程；
[0208]
控制模块910，用于基于目标控制方程控制目标三轴转台的运行。
[0209]
在一个实施例中，上述装置还包括生成模块，
[0210]
生成模块，用于根据预设的时间性能函数和状态空间方程生成解耦控制器，解耦控制器用于将目标三轴转台的跟踪误差控制在预设的时间范围以及预设的空间范围。
[0211]
在一个实施例中，第一确定模块904，还用于
[0212]
根据目标三轴转台中各个框架的运行参数建立目标三轴转台的动力学方程；根据各个框架的力矩、控制各个框架的电压的线性关系以及目标三轴转台的动力学方程确定目标三轴转台的状态空间方程。
[0213]
在一个实施例中，第一确定模块904还包括建立单元，
[0214]
建立单元，用于根据m
x
、my、mz、w1、w2以及w3确定目标三轴转台的动力学方程，其中，m
x
为目标三轴转台中横滚框的力矩，my为目标三轴转台中俯仰框的力矩，mz为目标三轴转台中方位框的力矩，w1为目标三轴转台中横滚框相对于惯性坐标系的角速度矢量，w2为目标三轴转台中俯仰框相对于惯性坐标系的角速度矢量，w3为目标三轴转台中方位框相对于惯性坐标系的角速度矢量。
[0215]
在一个实施例中，第二确定模块906，还用于根据状态空间方程的控制特性确定状
态空间方程是否满足解耦条件，控制特性包括单输入单输出的控制特性、单输入多输出的控制特性、多输入单输出的控制特性以及多输入多输出的控制特性。
[0216]
在一个实施例中，第二确定模块906，还用于根据状态空间方程中是否包括速度耦合和/或转矩耦合确定状态空间方程的控制特性。
[0217]
在一个实施例中，第二确定模块906，还用于将状态空间方程转换成非线性状态空间方程；根据非线性状态空间方程以及预设的初始解耦控制律确定目标解耦控制律。
[0218]
关于三轴转台的控制装置的具体限定可以参见上文中对于三轴转台的控制方法的限定，在此不再赘述。上述三轴转台的控制装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
[0219]
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图10所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储各个框架的运行参数数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种三轴转台的控制方法。
[0220]
本领域技术人员可以理解，图10中示出的结构，仅仅是与本技术方案相关的部分结构的框图，并不构成对本技术方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
[0221]
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
[0222]
获取目标三轴转台中各个框架的运行参数；
[0223]
根据目标三轴转台中各个框架的运行参数确定目标三轴转台的状态空间方程；
[0224]
在状态空间方程满足解耦条件的情况下，根据状态空间方程确定目标解耦控制律；
[0225]
根据目标解耦控制律对状态空间方程进行解耦操作，得到目标控制方程；
[0226]
基于目标控制方程控制目标三轴转台的运行。
[0227]
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
[0228]
根据预设的时间性能函数和状态空间方程生成解耦控制器，解耦控制器用于将目标三轴转台的跟踪误差控制在预设的时间范围以及预设的空间范围。
[0229]
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
[0230]
根据目标三轴转台中各个框架的运行参数建立目标三轴转台的动力学方程；根据各个框架的力矩、控制各个框架的电压的线性关系以及目标三轴转台的动力学方程确定目标三轴转台的状态空间方程。
[0231]
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
[0232]
根据m
x
、my、mz、w1、w2以及w3确定目标三轴转台的动力学方程，其中，m
x
为目标三轴转台中横滚框的力矩，my为目标三轴转台中俯仰框的力矩，mz为目标三轴转台中方位框的力
矩，w1为目标三轴转台中横滚框相对于惯性坐标系的角速度矢量，w2为目标三轴转台中俯仰框相对于惯性坐标系的角速度矢量，w3为目标三轴转台中方位框相对于惯性坐标系的角速度矢量。
[0233]
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
[0234]
根据状态空间方程的控制特性确定状态空间方程是否满足解耦条件，控制特性包括单输入单输出的控制特性、单输入多输出的控制特性、多输入单输出的控制特性以及多输入多输出的控制特性。
[0235]
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
[0236]
根据状态空间方程中是否包括速度耦合和/或转矩耦合确定状态空间方程的控制特性。
[0237]
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
[0238]
将状态空间方程转换成非线性状态空间方程；根据非线性状态空间方程以及预设的初始解耦控制律确定目标解耦控制律。
[0239]
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
[0240]
获取目标三轴转台中各个框架的运行参数；
[0241]
根据目标三轴转台中各个框架的运行参数确定目标三轴转台的状态空间方程；
[0242]
在状态空间方程满足解耦条件的情况下，根据状态空间方程确定目标解耦控制律；
[0243]
根据目标解耦控制律对状态空间方程进行解耦操作，得到目标控制方程；
[0244]
基于目标控制方程控制目标三轴转台的运行。
[0245]
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
[0246]
根据预设的时间性能函数和状态空间方程生成解耦控制器，解耦控制器用于将目标三轴转台的跟踪误差控制在预设的时间范围以及预设的空间范围。
[0247]
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
[0248]
根据目标三轴转台中各个框架的运行参数建立目标三轴转台的动力学方程；根据各个框架的力矩、控制各个框架的电压的线性关系以及目标三轴转台的动力学方程确定目标三轴转台的状态空间方程。
[0249]
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
[0250]
根据m
x
、my、mz、w1、w2以及w3确定目标三轴转台的动力学方程，其中，m
x
为目标三轴转台中横滚框的力矩，my为目标三轴转台中俯仰框的力矩，mz为目标三轴转台中方位框的力矩，w1为目标三轴转台中横滚框相对于惯性坐标系的角速度矢量，w2为目标三轴转台中俯仰框相对于惯性坐标系的角速度矢量，w3为目标三轴转台中方位框相对于惯性坐标系的角速度矢量。
[0251]
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
[0252]
根据状态空间方程的控制特性确定状态空间方程是否满足解耦条件，控制特性包括单输入单输出的控制特性、单输入多输出的控制特性、多输入单输出的控制特性以及多输入多输出的控制特性。
[0253]
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
[0254]
根据状态空间方程中是否包括速度耦合和/或转矩耦合确定状态空间方程的控制特性。
[0255]
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
[0256]
将状态空间方程转换成非线性状态空间方程；根据非线性状态空间方程以及预设的初始解耦控制律确定目标解耦控制律。
[0257]
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(read-only memory，rom)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(random access memory，ram)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(static random access memory，sram)或动态随机存取存储器(dynamic random access memory，dram)等。
[0258]
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0259]
以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。