成像导引头反射镜稳像控制技术研究
发布时间：2023-04-22 04:23
小型化、轻量化和高精度是成像导引头的发展趋势之一。反射镜稳像平台通过控制成像光路中一块或多块反射镜来改变视轴运动的方向,与传统成像导引头整体稳像平台相比,具有结构形式灵活、体积小以及惯量小的特点,可以实现导引头的小型化、轻型化和异型结构空间安装。然而,成像光路中反射镜的灵活布局使导引头视轴运动呈现复杂多变特点,为高精度视轴控制系统设计带来了挑战。本文以反射镜稳像平台的高精度视轴控制为目标,对反射镜稳像平台视轴运动机理、视轴运动学和动力学建模方法、高精度自适应鲁棒控制器设计以及宏微双级控制器设计等方面开展深入研究。论文主要工作包含以下几个部分:(1)分析了反射镜平台视轴运动机理。首先,结合光学反射矢量理论和整体稳像平台视轴运动机理,提出一种虚拟方位–俯仰式两框架整体稳像平台方式以等效反射镜稳像平台的视轴运动,建立了反射镜平台视轴运动学方程推导的通用方法。其次,针对偏轴反射镜平台视轴运动非线性特点,不再局限于选取常规方位–俯仰式虚拟两框架整体稳像平台,提出一种虚拟三框架整体稳像平台形式,使得虚拟整体稳像平台框架角和反射镜平台框架角之间保持线性关系,从而为该类型反射镜平台的视轴运动学方程和动...
【文章页数】：161 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景及意义
1.2 相关技术的国内外研究现状
1.2.1 反射镜稳像平台的国内外应用现状
1.2.2 反射镜平台视轴运动机理研究现状
1.2.3 稳像平台控制算法研究现状
1.2.4 宏微双级控制系统的研究现状
1.3 本文的研究内容
第2章 反射镜稳像平台视轴运动机理
2.1 引言
2.2 坐标系定义及光学反射矢量基本理论
2.2.1 常用坐标系的定义
2.2.2 光学反射矢量基本理论
2.3 反射镜平台视轴运动机理分析
2.3.1 常规反射镜平台视轴运动机理分析
2.3.2 偏轴反射镜平台运动机理分析
2.3.3 极坐标多反射镜平台运动机理分析
2.3.4 直角坐标多反射镜平台运动机理分析
2.4 偏轴反射镜平台运动学和动力学建模
2.4.1 偏轴反射镜平台光学特性分析
2.4.2 偏轴反射镜平台视轴运动学模型
2.4.3 偏轴反射镜平台视轴动力学模型
2.4.4 反射镜平台控制模型及耦合分析
2.4.5 仿真分析
2.5 本章小结
第3章 偏轴反射镜平台的自适应鲁棒控制
3.1 引言
3.2 系统参数辨识
3.2.1 动力学简化模型
3.2.2 摩擦模型
3.2.3 其它干扰力矩
3.2.4 系统参数辨识策略
3.2.5 摩擦力矩测试
3.2.6 参数辨识过程
3.2.7 实验验证与分析
3.3 基于非线性静态摩擦补偿的自适应鲁棒控制(ARC)
3.3.1 控制问题描述
3.3.2 控制器设计
3.3.3 稳定性分析
3.3.4 仿真分析
3.4 基于LUGRE动态摩擦补偿的自适应鲁棒控制(LARC)
3.4.1 控制问题描述
3.4.2 控制器设计
3.4.3 稳定性分析
3.4.4 仿真分析
3.5 考虑执行电机饱和的自适应鲁棒控制器(CEARC)
3.5.1 控制问题描述
3.5.2 控制器设计
3.5.3 稳定性分析
3.5.4 仿真分析
3.6 本章小结
第4章 反射镜平台宏微双级控制系统设计
4.1 引言
4.2 双级控制系统模型
4.2.1 微控制镜运动学、动力学模型
4.2.2 双级控制系统模型
4.3 基于鲁棒H∞的双级控制系统设计
4.3.1 问题描述
4.3.2 鲁棒H∞控制器设计
4.3.3 仿真分析
4.4 基于自适应模型补偿的鲁棒H∞控制器设计
4.4.1 问题描述
4.4.2 控制器设计
4.4.3 稳定性分析
4.4.4 仿真分析
4.5 本章小结
第5章 反射镜稳像平台控制系统实验研究
5.1 实验系统组成及工作原理
5.1.1 反射镜平台机构组成与硬件配置
5.1.2 微控制镜平台机构组成与硬件配置
5.2 实验验证
5.2.1 自适应鲁棒控制律的性能验证
5.2.2 双级控制系统的性能验证
5.2.3 基于反射镜稳像的成像导引特征验证
5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
本文编号：3796908
【文章页数】：161 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景及意义
1.2 相关技术的国内外研究现状
1.2.1 反射镜稳像平台的国内外应用现状
1.2.2 反射镜平台视轴运动机理研究现状
1.2.3 稳像平台控制算法研究现状
1.2.4 宏微双级控制系统的研究现状
1.3 本文的研究内容
第2章 反射镜稳像平台视轴运动机理
2.1 引言
2.2 坐标系定义及光学反射矢量基本理论
2.2.1 常用坐标系的定义
2.2.2 光学反射矢量基本理论
2.3 反射镜平台视轴运动机理分析
2.3.1 常规反射镜平台视轴运动机理分析
2.3.2 偏轴反射镜平台运动机理分析
2.3.3 极坐标多反射镜平台运动机理分析
2.3.4 直角坐标多反射镜平台运动机理分析
2.4 偏轴反射镜平台运动学和动力学建模
2.4.1 偏轴反射镜平台光学特性分析
2.4.2 偏轴反射镜平台视轴运动学模型
2.4.3 偏轴反射镜平台视轴动力学模型
2.4.4 反射镜平台控制模型及耦合分析
2.4.5 仿真分析
2.5 本章小结
第3章 偏轴反射镜平台的自适应鲁棒控制
3.1 引言
3.2 系统参数辨识
3.2.1 动力学简化模型
3.2.2 摩擦模型
3.2.3 其它干扰力矩
3.2.4 系统参数辨识策略
3.2.5 摩擦力矩测试
3.2.6 参数辨识过程
3.2.7 实验验证与分析
3.3 基于非线性静态摩擦补偿的自适应鲁棒控制(ARC)
3.3.1 控制问题描述
3.3.2 控制器设计
3.3.3 稳定性分析
3.3.4 仿真分析
3.4 基于LUGRE动态摩擦补偿的自适应鲁棒控制(LARC)
3.4.1 控制问题描述
3.4.2 控制器设计
3.4.3 稳定性分析
3.4.4 仿真分析
3.5 考虑执行电机饱和的自适应鲁棒控制器(CEARC)
3.5.1 控制问题描述
3.5.2 控制器设计
3.5.3 稳定性分析
3.5.4 仿真分析
3.6 本章小结
第4章 反射镜平台宏微双级控制系统设计
4.1 引言
4.2 双级控制系统模型
4.2.1 微控制镜运动学、动力学模型
4.2.2 双级控制系统模型
4.3 基于鲁棒H∞的双级控制系统设计
4.3.1 问题描述
4.3.2 鲁棒H∞控制器设计
4.3.3 仿真分析
4.4 基于自适应模型补偿的鲁棒H∞控制器设计
4.4.1 问题描述
4.4.2 控制器设计
4.4.3 稳定性分析
4.4.4 仿真分析
4.5 本章小结
第5章 反射镜稳像平台控制系统实验研究
5.1 实验系统组成及工作原理
5.1.1 反射镜平台机构组成与硬件配置
5.1.2 微控制镜平台机构组成与硬件配置
5.2 实验验证
5.2.1 自适应鲁棒控制律的性能验证
5.2.2 双级控制系统的性能验证
5.2.3 基于反射镜稳像的成像导引特征验证
5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
本文编号：3796908
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