航空光电载荷视轴稳定宽频带高精度控制方法研究

来源 :中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:flyballball
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
航空光电载荷的机动性强、时效性好、分辨率高,能够对目标进行侦察探测、瞄准跟踪、目标定位和辐射测量,具有广泛的军事用途。航空光电载荷通过光学成像方式获取目标的图像或视频,光电载荷的视轴稳定精度和带宽有利于成像清晰。近年来,随着载机飞行速度越来越快,光电载荷探测距离越来越远,对光电载荷的视轴稳定精度和带宽要求也越来越高,因此,研究高精度、宽频带的视轴稳定控制方法具有重要的工程应用价值。本学位论文以惯性传感器捷联的航空光电载荷(以下称为捷联式航空光电载荷)为对象,深入研究视轴惯性稳定控制方法,旨在提高航空光电载荷视轴稳定精度和带宽,扩展航空光电载荷在先进航空装备中的应用。针对具有粗精二级稳定的光电载荷控制系统,分别研究基于框架伺服的粗稳定和基于压电微动台的精稳定的控制方法,具体从以下四方面展开研究:(1)为了有效扩展航空光电载荷视轴稳定控制系统带宽,利用基座的惯性运动信息,本文以捷联式航空光电载荷的框架伺服系统为研究对象,基于多刚体动力学理论,建立了捷联式航空光电载荷框架伺服模型。针对基座安装结构效应和基座与负载耦合效应易引起捷联惯性稳定控制系统振荡的问题,分析了常规机电模型未考虑基座动力学特性的局限,进而结合所提的动力学模型,通过仿真实验验证了提出的模型的有效性。(2)为了有效补偿框架伺服系统的扰动,本文分析了航空光电载荷的多源扰动和抗扰的必要性。将摩擦力矩和基座与负载的耦合力矩看成一种类摩擦力矩,通过等价变换,建立了类摩擦力矩模型。根据上述类摩擦力矩模型,设计了基于干扰模型前馈,基于干扰模型反馈和基于干扰观测的三种扰动补偿方法。最后,通过实验,给出了类摩擦力矩模型的参数辨识步骤和验证过程。在不同频率的指令输入条件下,对比了多种干扰补偿方法的速度误差,总结了各种扰动补偿方法的特点。(3)为了实现具有抑制振荡和补偿干扰的控制器,针对类摩擦力矩,结合捷联式航空光电载荷动力学模型,基于三步法设计了捷联惯性稳定控制器,包含改进的反馈控制器,基于基座角速度及角加速度的前馈控制器和复合扰动补偿控制器。其中,改进的反馈控制器是为了抑制捷联式惯性稳定控制系统可能产生的振荡;基于基座角速度及角加速度的前馈控制器有效的提升了控制系统的动态性能;复合扰动观测器采用基于类摩擦模型前馈补偿结合非线性干扰观测器的方法,使控制系统具备了较强的干扰抑制能力。进一步地,本文给出了该控制器的稳定性和收敛性证明,通过多组对比实验,结果表明本文方法在指令跟踪性能和干扰抑制性能方面的有效性及优越性。(4)航空光电载荷框架稳定作为粗稳定通道进行一级稳定后,系统仍然有一定的残余误差。为了实现更高精度和带宽的视轴稳定控制,在一级稳定基础上增加了基于压电微动台的二级稳定系统。针对压电微动台的迟滞非线性特性,基于Bouc-Wen模型和二阶线性系统建立了压电微动台的二阶动态迟滞模型。在此模型基础上,提出一种自适应滑模控制方法,并给出了该控制器的有限时间收敛性证明。该方法在滑模控制基础上增加了自适应控制量,该控制量是一项具有自适应增益的切换函数,通过实时调节切换增益以适应模型及参数的不确定性和突发的外界扰动。最后,通过实验验证了该动态迟滞模型在描述压电微动台非线性特性时的准确性。与比例积分和滑模控制算法对比结果表明,在多种频率的指令输入下,本文算法可以实现最小的位置指令跟踪误差。本文提出的控制算法在嵌入式平台中得到验证,为先进控制算法在航空光电载荷视轴惯性稳定中的应用提供了理论支撑和设计参考。
其他文献
旅游业对促进国民经济增长和提高人民生活质量具有举足轻重的作用。随着我国经济的发展和人民生活条件的改善,我国旅游行业进入快速发展期。同时,移动互联网、位置感知技术以及大数据技术的普及和发展,在旅游过程中人们来越来越希望通过移动终端在线获取个性化旅游信息和服务。例如,在线预订心仪的景区门票或搜索附近偏爱的酒店和餐馆;在线制定符合个人旅行约束和偏好的游览路线或行程等等。实
第一章简述中国当代语境概况,通过梳理与文章相关的国内外文献综述,提出课题空缺之处。本文主要是通过对康定斯基艺术理论的回顾,探寻康定斯基艺术理论及教学理念对中国当代平面设计有何借鉴价值和局限性。第二章划分为两部分:首先是对康定斯基艺术理论的本源进行追溯,通过俄罗斯工业化环境背景、俄罗斯白银时代文化与绘画艺术创作主题和康定斯基个人的艺术发展脉络,从时代中追溯其艺术理论的
目的:在临床常规经胸超声心动图中,通过目测分析有无节段性室壁运动异常来识别心肌缺血状态具有较大的主观性,且对无节段性室壁运动异常的冠心病患者的冠脉病变程度无法进行预测,已有很多研究证明斑点追踪自动功能成像(AFI)技术可以显著提高识别缺血或坏死心肌的敏感性。本研究为了探讨斑点追踪AFI技术产生的多个心肌功能参数对稳定性冠心病(SCAD)患者冠脉病变范围及程度的预测价
研究目的:为了探究幼儿纵跳的动作发展特征,采用生物力学方法,分析3-5岁幼儿纵跳的生物力学发展特征,总结出其发展规律。研究方法:通过BTS三维红外动作捕捉系统和表面肌电测试系统、kistler测力台,采集运动学、动力学以及肌电数据,运用独立样本T检验比较不同性别之间各指标的差异性以及单因素方差分析比较各年龄组各指标的差异性。
随着海洋探索技术的不断深入发展,人们对高速、远距离水下无线通信技术提出了更高的要求。近年来,随着水下通信速率需求的不断提升,传统的电磁波,声波等无线通信技术已经无法满足海洋通信的需求。空间光通信技术在水下通信领域的应用越来越广泛,水下无线光通信凭借传输速率高,容量大,功耗低,体积小等优点迅速引起了诸多学者的关注。本文首先通过建立水下光通信链路模型,分析了影响光通信水
围术期神经认知紊乱(Perioperativeneurocognitivedisorders,PND)是手术或麻醉引起的中枢神经系统的并发症,其临床表现为智力降低,记忆力下降,注意力不集中,决策力、理解力、语言、警觉和心理障碍,大多患者持续数周至数月,少数导致永久损害。其病因主要有年龄、基础疾病、手术、炎症应激反应等,高龄和手术是目前认为导致PND的主要风险因素。迄
目的:放射治疗是头颈癌术后的重要治疗措施之一,但头颈部放疗可严重损伤放射野内的正常组织,尤其是对放射极其敏感的唾液腺。我们前期研究表明预处理苯肾上腺素(phenylephrine,PE)可通过维持线粒体的稳态缓解辐射后颌下腺组织形态破坏及功能损伤。DNA损伤是电离辐射组织细胞内的重要靶点,但PE能否预防颌下腺细胞DNA损伤尚未见报道。方法:取3-5天Wistar大鼠
任意波形发生器(ArbitraryWaveformGenerator,AWG)作为一类信号产生设备,可以生成多种标准波形信号及用户自定义波形信号,具有频率切换速度快、带宽较大等特点,因此在信号源中扮演着十分重要的角色。与射频信号源比,AWG输出信号无杂散动态范围(SpuriousFreeDynamicRange,SFDR)指标较小,这成为制约任意波形发生器进一步应用
随着互联网技术和新媒体模式的跨越式升级,直播逐渐转变成一种新型的网络社交形态,其实时性、真实性和互动性极大地满足了人们的娱乐需求。近几年直播行业呈现出快速地发展势头,引得各方势力都想从中获取利益,竞争俨然十分激烈,随时可能面临着遭遇行业洗牌的危机。由于其发展起步较晚,又属于轻资产行业,融资存在一定的难度,加之运营成本很高和市场竞争风险高等基本特征,导致直播公司在发展过程中面临着各方面的挑战和风险。
伴随我国高校新时代本科人才培养模式转型,美育、双创教育、跨学科教育逐步成为重要内容。它使设计教育从专业领域进入通识领域,面向高校非专业学生的通识设计教育快速发展,但对它的系统研究还很缺乏。因此,以其发展历史与现状为依据,以概念剖析与设计研究为方法,对其概念内涵、课程内容建构、课题设计方法进行了系统理论研究,并形成以下结论:设计通识是以设计学科为内容载体,以通识美育为