舰载激光通信终端的视轴稳定控制方法研究

发布时间：2020-09-22 15:52

　　 舰载激光通信视轴伺服系统是舰载激光通信平台的重要组成部分,主要负责建立收发双方稳定的通信链路。但是在复杂的海洋环境下,舰载视轴伺服平台面临诸多扰动因素:浪、风、流对平台的影响以及平台内部的振动、噪声等,均会对使用点对点模式的激光通信方式造成很大阻碍,使得视轴无法精确对准,导致通信质量降低甚至通信中断。因此,为了保证动态视轴的精确对准,且能够稳定跟踪相关机动目标,必须采取相关控制策略抑制载体平台所受扰动。本文首先介绍了舰载激光通信平台的各组成部分的结构及工作原理,对视轴伺服系统的结构做了详细的分析,即根据陀螺等传感器得到载体平台的姿态数据,交由粗跟踪执行结构进行视轴跟瞄操作,在此基础上由精跟踪实现更小范围、更高精度的俯仰、方位角度微调。分析了舰载平台受到的内外扰动因素,说明其对舰载平台稳定性能的影响,提前做好相关理论框架,为接下来的扰动计算奠定基础。其次,针对复杂海上环境的舰载平台,通过坐标系转换的方法分析海浪对船体姿态造成的变化,得到视轴受海浪作用力产生的角位移等数据,建立舰载平台的动力学模型,并根据视轴伺服控制系统的回路特点,建立其机电模型,并分别进行了仿真分析。然后,针对舰载视轴伺服系统受复杂扰动的情况,本文设计了一种改进型线性自抗扰控制方法,在线性自抗扰控制算法的基础上增加跟踪微分器环节,并进行了推导证明,分析了该控制算法自身的稳定性及抗干扰能力。通过仿真实验验证了线性自抗扰控制方法在舰载复杂扰动情形下较强的抗干扰能力及误差隔离效果,适合相关载体视轴的控制方法研究。最后,建立模拟舰载实验系统,针对舰载激光通信终端的视轴稳定跟踪效果进行了相关模拟实验。经GPS和陀螺仪所测的姿态信息实时转换后,得到力矩电机需要转动的角度,利用控制器对扰动作用下的视轴偏移量进行实时补偿。实验结果表明,该稳定控制技术满足视轴跟踪的精度要求,具有良好的跟踪性能,可以实现舰载激光通信链路的稳定建立,验证了该控制算法在视轴跟踪过程中的适用性与稳定性。
【学位单位】：重庆理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN929.1;U674.7
【部分图文】：

1 绪论设计并开展了基于陆基与军事飞机的激光通信实验[17多家公司拥有世界顶尖的稳定跟踪平台技术，并交付部 Martin 公司推出的 TADS/PNVS 产品已经装备在阿；光电瞄准系统（electro-opticaltargetingsystem,EOTS设备，具备自动跟踪功能，已经在 F-35 战机上列装的 ESP-600C 稳定平台采用三框架两轴稳定技术，多到 15μrad。台方面：2006、2008 年，美国海军实验室分别在“三了一系列的舰载激光通信实验，如图 1.1 所示，该实进行了稳定的激光通信，传输速率约 1Gbps。2008 年实现了 24km 距离的激光通信试验，如图 1.2 所示。

台方面：2006、2008 年，美国海军实验室分别在“三了一系列的舰载激光通信实验，如图 1.1 所示，该实进行了稳定的激光通信，传输速率约 1Gbps。2008 年实现了 24km 距离的激光通信试验，如图 1.2 所示。图 1.1 美国“三叉戟”激光通信实验

图 1.3 武汉大学船载激光实验稳定技术影响舰载激光通信终端的姿态变化，海风、海浪等的机性，是造成船体偏移、振荡的主要原因，进而影响度，而平台内部复杂的扰动因素亦会导致跟瞄过程中无法建立稳定的通信链路，导致通信失败。因此，为问题，选取合适的控制方法抑制扰动，提高视轴稳定论 PID 凭借其算法简单、实现难度较小等特点在单输统中有着巨大的优势。但在复杂非线性干扰环境下的制技术并不能确定其精确的数学模型，参数调整周期长信视轴的跟踪精度要求。构控制应用于惯性平台中，可以补偿数学模型建立带

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本文编号：2824598