角度测量光电跟踪平台控制方法研究
发布时间：2022-05-10 20:45
本文以空间动态角度的测量为研究背景,重点研究了用于动态角度测量的光电跟踪平台的控制方法,分析了国内外光电跟踪平台控制方法。针对光电跟踪平台跟踪控制中存在的跟踪环输出延时问题,提出了基于输出延时观测器的跟踪位置环控制方法。针对光电跟踪平台的稳定控制中存在的单速度环控制稳定性差问题,引入了基于卡尔曼滤波的双速度环视轴稳定控制方法。对控制和跟踪方法进行了仿真分析和实验验证,取得了一些研究成果,对于光电跟踪技术和空间动态角度测量技术的发展具有重要的理论和现实意义。首先,分析国内外光电跟踪平台控制技术和动态角度测量技术的研究现状,根据角度测量的要求分析了角度测量光电跟踪平台性能指标。其次,光电跟踪平台控制过程中,传统的PID控制易受外界干扰和内环带宽的影响,导致光电平台的整体控制精度降低。引入了位置环的变饱和状态柔性变结构控制方法,设计了位置环变饱和状态柔性变结构控制器,提高了位置环的抗扰动能力和调节率。针对电视跟踪器存在的输出延时导致跟踪环不稳定的问题,提出了基于延时观测器的变饱和状态柔性变结构跟踪环控制,减小了输出延时对系统的影响。然后,针对单速度环控制对于抗干扰性能较差增加了以速率陀螺为测...
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景与意义
1.2 国内外研究现状与发展
1.2.1 光电跟踪平台控制研究现状
1.2.2 动态角度测量研究现状
1.3 主要研究内容及章节安排
1.4 课题来源及创新点
第二章 光电跟踪平台系统分析
2.1 光电跟踪平台整体分析
2.2 光电跟踪平台主要性能指标及理论分析
2.2.1 光电跟踪平台主要性能指标
2.2.2 光电跟踪平台性能指标理论分析
2.3 光电跟踪平台各部分组成
2.3.1 伺服控制系统组成
2.3.2 电视跟踪系统组成
2.4 光电跟踪平台部分数学模型
2.4.1 永磁同步电机矢量控制模型
2.4.2 PWM模块的数学模型
2.4.3 电视跟踪器的模型
2.5 本章小结
第三章 光电跟踪平台位置环控制
3.1 伺服控制回路的PID控制
3.1.1 电流环和速度环的PID控制
3.1.2 位置环的PID控制
3.1.3 光电平台系统PID控制仿真
3.2 光电跟踪平台位置环的变饱和状态柔性变结构控制
3.2.1 变饱和状态柔性变结构控制理论
3.2.2 光电跟踪平台位置环变饱和状态柔性变结构控制器设计
3.2.3 光电跟踪平台位置环变饱和状态柔性变结构控制仿真
3.3 基于输出延时观测器的变饱和状态柔性变结构跟踪环控制
3.3.1 跟踪系统输出延时描述
3.3.2 输出延时观测器的设计
3.3.3 光电跟踪平台跟踪环输出延时观测器的仿真分析
3.4 本章小结
第四章 光电跟踪平台视轴稳定双速度环控制
4.1 光电跟踪平台视轴稳定技术
4.1.1 视轴稳定的影响因素
4.1.2 视轴稳定方法
4.2 光电跟踪平台的双速度环控制
4.2.1 稳定环回路组成
4.2.2 陀螺稳定原理
4.2.3 单速度环和双速度环控制方法仿真对比
4.3 基于卡尔曼滤波的光电跟踪平台稳定环控制
4.3.1 卡尔曼滤波器设计
4.3.2 基于卡尔曼滤波的光电跟踪平台稳定环控制仿真分析
4.4 本章小结
第五章 光电跟踪平台实验及测角应用
5.1 角度测量原理
5.1.1 角度测量过程概述
5.1.2 平面角度测量原理
5.1.3 空间角度测量原理
5.2 视频目标多尺度跟踪
5.2.1 位置滤波器的实现
5.2.2 尺度滤波器的实现
5.2.3 数据集测试结果
5.3 电跟踪平台跟踪控制实验
5.4 角度测量实验平台的搭建及实验
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 工作总结
6.2 研究展望
参考文献
致谢
个人简历、在学校期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]大间距空间角度测量技术进展及分析[J]. 吴浩,张勇,王伟明,佀明华,李欣,范磊. 激光与红外. 2018(02)
[2]基于物体表面形貌的单相机视觉位姿测量方法[J]. 关印,王向军,阴雷,万子敬. 光电工程. 2018(01)
[3]美军新型机载光电瞄准系统工作原理分析[J]. 陈健,王伟国,刘廷霞,张振东. 中国光学. 2017(06)
[4]舰载光电经纬仪视轴稳定双速度环串级控制[J]. 郑天涯,高慧斌. 计算机仿真. 2017(03)
[5]双速度环在谐波传动中的应用分析[J]. 蔡华祥,黄永梅,王强,杜俊峰,左丹. 光电工程. 2016(07)
[6]大尺寸空间角测量技术进展及其分析[J]. 陈志斌,肖文健,马东玺,刘先红,肖程,秦梦泽. 应用光学. 2016(03)
[7]陀螺稳定平台扰动的自抗扰及其滤波控制[J]. 丛爽,孙光立,邓科,尚伟伟,沈宏海. 光学精密工程. 2016(01)
[8]双目立体视觉动态角度测量方法[J]. 郭继平,李阿蒙,于冀平,宋涛,伍沛刚. 中国测试. 2015(07)
[9]采用倾角传感器实现空间旋转角度测量的解析方法研究[J]. 曹建安,张乐平,吴昊,王亮,苗励文. 西安交通大学学报. 2013(10)
[10]面向大型飞机装配的组合式大尺寸测量系统[J]. 丁力平,陈文亮,卢鹄. 航空制造技术. 2013(13)
博士论文
[1]机载光电平台伺服系统稳定与跟踪控制技术的研究[D]. 谢瑞宏.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 2017
[2]机载光电稳定平台的分数阶控制研究[D]. 丁策.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2013
[3]机载光电对抗稳定平台目标跟踪干扰技术研究[D]. 石利霞.长春理工大学 2009
[4]陀螺稳定光电跟踪平台伺服控制系统研究[D]. 姬伟.东南大学 2006
[5]多框架光电平台控制系统研究[D]. 毕永利.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2004
[6]机载光电平台的稳定与跟踪伺服控制技术研究[D]. 王连明.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2002
硕士论文
[1]机载光电平台控制系统研究[D]. 李涛.哈尔滨工业大学 2008
[2]车载光电平台稳定系统设计研究[D]. 田艳红.哈尔滨工程大学 2008
本文编号：3652670
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景与意义
1.2 国内外研究现状与发展
1.2.1 光电跟踪平台控制研究现状
1.2.2 动态角度测量研究现状
1.3 主要研究内容及章节安排
1.4 课题来源及创新点
第二章 光电跟踪平台系统分析
2.1 光电跟踪平台整体分析
2.2 光电跟踪平台主要性能指标及理论分析
2.2.1 光电跟踪平台主要性能指标
2.2.2 光电跟踪平台性能指标理论分析
2.3 光电跟踪平台各部分组成
2.3.1 伺服控制系统组成
2.3.2 电视跟踪系统组成
2.4 光电跟踪平台部分数学模型
2.4.1 永磁同步电机矢量控制模型
2.4.2 PWM模块的数学模型
2.4.3 电视跟踪器的模型
2.5 本章小结
第三章 光电跟踪平台位置环控制
3.1 伺服控制回路的PID控制
3.1.1 电流环和速度环的PID控制
3.1.2 位置环的PID控制
3.1.3 光电平台系统PID控制仿真
3.2 光电跟踪平台位置环的变饱和状态柔性变结构控制
3.2.1 变饱和状态柔性变结构控制理论
3.2.2 光电跟踪平台位置环变饱和状态柔性变结构控制器设计
3.2.3 光电跟踪平台位置环变饱和状态柔性变结构控制仿真
3.3 基于输出延时观测器的变饱和状态柔性变结构跟踪环控制
3.3.1 跟踪系统输出延时描述
3.3.2 输出延时观测器的设计
3.3.3 光电跟踪平台跟踪环输出延时观测器的仿真分析
3.4 本章小结
第四章 光电跟踪平台视轴稳定双速度环控制
4.1 光电跟踪平台视轴稳定技术
4.1.1 视轴稳定的影响因素
4.1.2 视轴稳定方法
4.2 光电跟踪平台的双速度环控制
4.2.1 稳定环回路组成
4.2.2 陀螺稳定原理
4.2.3 单速度环和双速度环控制方法仿真对比
4.3 基于卡尔曼滤波的光电跟踪平台稳定环控制
4.3.1 卡尔曼滤波器设计
4.3.2 基于卡尔曼滤波的光电跟踪平台稳定环控制仿真分析
4.4 本章小结
第五章 光电跟踪平台实验及测角应用
5.1 角度测量原理
5.1.1 角度测量过程概述
5.1.2 平面角度测量原理
5.1.3 空间角度测量原理
5.2 视频目标多尺度跟踪
5.2.1 位置滤波器的实现
5.2.2 尺度滤波器的实现
5.2.3 数据集测试结果
5.3 电跟踪平台跟踪控制实验
5.4 角度测量实验平台的搭建及实验
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 工作总结
6.2 研究展望
参考文献
致谢
个人简历、在学校期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]大间距空间角度测量技术进展及分析[J]. 吴浩,张勇,王伟明,佀明华,李欣,范磊. 激光与红外. 2018(02)
[2]基于物体表面形貌的单相机视觉位姿测量方法[J]. 关印,王向军,阴雷,万子敬. 光电工程. 2018(01)
[3]美军新型机载光电瞄准系统工作原理分析[J]. 陈健,王伟国,刘廷霞,张振东. 中国光学. 2017(06)
[4]舰载光电经纬仪视轴稳定双速度环串级控制[J]. 郑天涯,高慧斌. 计算机仿真. 2017(03)
[5]双速度环在谐波传动中的应用分析[J]. 蔡华祥,黄永梅,王强,杜俊峰,左丹. 光电工程. 2016(07)
[6]大尺寸空间角测量技术进展及其分析[J]. 陈志斌,肖文健,马东玺,刘先红,肖程,秦梦泽. 应用光学. 2016(03)
[7]陀螺稳定平台扰动的自抗扰及其滤波控制[J]. 丛爽,孙光立,邓科,尚伟伟,沈宏海. 光学精密工程. 2016(01)
[8]双目立体视觉动态角度测量方法[J]. 郭继平,李阿蒙,于冀平,宋涛,伍沛刚. 中国测试. 2015(07)
[9]采用倾角传感器实现空间旋转角度测量的解析方法研究[J]. 曹建安,张乐平,吴昊,王亮,苗励文. 西安交通大学学报. 2013(10)
[10]面向大型飞机装配的组合式大尺寸测量系统[J]. 丁力平,陈文亮,卢鹄. 航空制造技术. 2013(13)
博士论文
[1]机载光电平台伺服系统稳定与跟踪控制技术的研究[D]. 谢瑞宏.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 2017
[2]机载光电稳定平台的分数阶控制研究[D]. 丁策.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2013
[3]机载光电对抗稳定平台目标跟踪干扰技术研究[D]. 石利霞.长春理工大学 2009
[4]陀螺稳定光电跟踪平台伺服控制系统研究[D]. 姬伟.东南大学 2006
[5]多框架光电平台控制系统研究[D]. 毕永利.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2004
[6]机载光电平台的稳定与跟踪伺服控制技术研究[D]. 王连明.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2002
硕士论文
[1]机载光电平台控制系统研究[D]. 李涛.哈尔滨工业大学 2008
[2]车载光电平台稳定系统设计研究[D]. 田艳红.哈尔滨工程大学 2008
本文编号：3652670
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3652670.html
