宽频振动条件下航空光电平台视轴稳定技术研究

发布时间：2017-10-12 16:03

  本文关键词：宽频振动条件下航空光电平台视轴稳定技术研究

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【摘要】：航空光电稳定平台主要用于承载高精度成像系统,使其与外部扰动相隔离,以保证视轴在惯性空间内稳定。因此,航空光电稳定平台在现代信息、武器、侦察等系统中得到了广泛的应用。然而现役光电稳定平台控制系统大都采用电流反馈、速度反馈、位置反馈的三闭环控制模式,这种控制模式下的光电稳定平台不能从根源上直接对平台所受到的扰动力矩进行抑制,从而严重影响了光电稳定平台的视轴稳定能力,使得平台在对目标进行跟踪、定位时产生不必要的偏差。针对以上问题,本课题提出在传统平台控制系统中增加可以直接抑制扰动力矩的加速度反馈环节和质量不平衡力矩前馈补偿环节,以提高光电稳定平台的扰动隔离度,进而提高光电稳定平台的视轴稳定精度。在建立加速度反馈的过程中,设计增加开关区域线性区宽度的最速控制跟踪微分器用以获取平台的角加速度信号,大大减少了传统利用差分获取角加速度信号,受噪声影响严重的问题;同时相对于利用角加速度传感器获取角加速度信号利用跟踪微分器获取角加速度信号的成本大大降低。并且设计新的基于伪微分控制策略的控制器代替传统PI控制减少了系统零点影响,提高了系统的稳定性。在实现质量不平衡力矩前馈补偿的过程中,根据平台轴系耦合关系建立平台各个框架的坐标变换矩阵,利用经坐标变换后的线加速度信号,建立基于平台自身模型的补偿函数实现对质量不平衡力矩的精确补偿。为了验证方案的可行性,将平台置于摇摆台、振动台中进行实验,并通过高低温实验验证新的控制系统的可靠性。经验证,新的平台系统在高频段和低频段对扰动均有很好的抑制能力,从而提高了平台的扰动隔离度,使平台的视轴稳定精度得以提升。
【关键词】：航空光电稳定平台 加速度反馈 质量不平衡力矩前馈 跟踪微分器 伪微分控制
【学位授予单位】：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V243
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-22
• 1.1 研究背景及意义12-13
• 1.2 航空光电稳定平台的研究现状13-19
• 1.2.1 光电稳定平台现状13-17
• 1.2.2 平台控制策略发展现状17-18
• 1.2.3 主要差距18-19
• 1.3 本论文的主要研究内容19-22
• 第2章 航空光电平台的结构与原理22-34
• 2.1 航空光电稳定平台的系统组成、结构形式22-25
• 2.1.1 两轴两框架航空光电稳定平台22-23
• 2.1.2 两轴四框架航空光电稳定平台23
• 2.1.3 航空光电稳定平台结构设计原则23-25
• 2.2 航空光电稳定平台工作原理25-30
• 2.2.1 航空光电稳定平台框架耦合关系25-29
• 2.2.2 航空光电稳定平台系统伺服控制原理29-30
• 2.3 航空光电稳定平台工作环境30-32
• 2.4 本章小结32-34
• 第3章 平台系统稳定性及抗扰性分析34-44
• 3.1 环境对平台稳定性的影响分析34-35
• 3.2 平台本身限制其稳定性的因素分析35-41
• 3.2.1 摩擦力矩对系统性能的影响35-37
• 3.2.2 质量不平衡力矩对系统性能的影响37-41
• 3.2.3 其它干扰力矩的影响分析41
• 3.3 航空光电平台系统的扰动抑制分析41-43
• 3.3.1 电流反馈环节的性能分析42
• 3.3.2 平台系统的扰动抑制分析42-43
• 3.4 本章小结43-44
• 第4章 加速度反馈环节的分析设计44-66
• 4.1 加速度反馈的基本原理及优势44-47
• 4.1.1 加速度反馈控制相对于传统控制模式的优势44-45
• 4.1.2 加速度反馈的基本原理45-46
• 4.1.3 加速度反馈对系统扰动抑制及稳定性分析46-47
• 4.1.4 加速度反馈环节设计注意事项47
• 4.2 角加速度信号的获取的几种方法比较47-54
• 4.2.1 角加速度信号获取存在的问题47-48
• 4.2.2 利用跟踪微分器获取加角速度信号48-54
• 4.3 伪微分控制器的分析及设计54-57
• 4.4 加速度反馈与伪微分反馈控制57-59
• 4.4.1 加速度反馈与伪微分反馈控制结合57
• 4.4.2 对系统扰动抑制分析57-58
• 4.4.3 对系统稳定性分析58-59
• 4.5 实验分析59-64
• 4.5.1 新型加速度反馈系统与传统速度反馈系统59-61
• 4.5.2 新型加速度反馈系统与基于差分的加速度反馈系统61-62
• 4.5.3 新型加速度反馈系统与基于加速度传感器的加速度反馈系统62-64
• 4.6 本章小结64-66
• 第5章 航空光电平台质量不平衡力矩前馈补偿66-80
• 5.1 质量不平衡力矩的产生机理66-69
• 5.1.1 质量不平衡力矩的机理分析66-67
• 5.1.2 传统质量不平衡力矩的补偿方案67-69
• 5.2 质量不平衡力矩的前馈补偿69-74
• 5.2.1 质量偏心的测量69-71
• 5.2.2 质量不平衡力矩的补偿方案71-74
• 5.3 实验分析74-79
• 5.3.1 DOB补偿速度稳定实验75-76
• 5.3.2 质量不平衡力矩前馈补偿速度稳定实验76-77
• 5.3.3 质量不平衡力矩前馈补偿速度稳定高低温实验77-79
• 5.4 本章小结79-80
• 第6章 总结与展望80-84
• 6.1 总结80-81
• 6.2 论文主要创新点81
• 6.3 问题与展望81-84
• 参考文献84-88
• 在学期间学术成果情况88-90
• 指导教师及作者简介90-92
• 致谢92

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 谭加加;刘鸿宇;黄武;吴先华;;PID控制算法综述[J];电子世界;2015年16期

2 魏伟;戴明;李嘉全;毛大鹏;柏旭光;孙敬辉;;航空光电稳定平台的自抗扰控制系统[J];光学精密工程;2015年08期

3 汪永阳;戴明;丁策;王国华;黄猛;;光电稳定平台中高阶扰动观测器的应用[J];光学精密工程;2015年02期

4 李贤涛;张葆;赵春蕾;孙敬辉;毛大鹏;沈宏海;;基于自适应的自抗扰控制技术提高扰动隔离度[J];吉林大学学报(工学版);2015年01期

5 魏伟;戴明;李嘉全;毛大鹏;王昊;;基于重复-自抗扰控制的航空光电稳定平台控制系统设计[J];吉林大学学报(工学版);2015年06期

6 李贤涛;张葆;沈宏海;;基于自抗扰控制技术提高航空光电稳定平台的扰动隔离度[J];光学精密工程;2014年08期

7 李贤涛;张葆;孙敬辉;毛大鹏;柏旭光;沈宏海;;航空光电稳定平台扰动频率自适应的自抗扰控制[J];红外与激光工程;2014年05期

8 章浙涛;朱建军;匡翠林;柯宇超;;不同噪声下几种滤波方法的比较研究及改进[J];大地测量与地球动力学;2014年01期

9 丁策;戴明;李嘉全;毛大鹏;盖竹秋;刘仲宇;;光电陀螺稳定平台的分数阶控制[J];光学精密工程;2014年02期

10 孙辉;;机载光电平台目标定位与误差分析[J];中国光学;2013年06期

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1 梁爽;低速永磁力矩电机转矩波动测试方法研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

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