载荷相机扫描系统的滑模控制与仿真

发布时间：2017-11-24 03:27

  本文关键词：载荷相机扫描系统的滑模控制与仿真

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【摘要】：高精度光电稳定平台,运行在空天过渡区,具有很强的生存能力。相比于卫星平台,采集到的目标图像分辨率更高,具有较强的军事和商业应用价值,引起了国内外学者广泛的研究。平台载荷相机的扫描系统通过一种凸轮机构来协调图像采集过程中,电荷耦合元件(Charge-coupled Device,CCD)阵列的运动，，使CCD阵列在来回运动的稳速段进行曝光扫描。扫描系统的硬件构成会在图像采集过程中,对力矩电机的转轴上施加呈周期特性的扰动力矩,影响CCD阵列的稳速运动精度,降低目标对象的成像质量。为抑制扰动力矩在匀速段对系统性能的影响,并实现在CCD阵列运动的变速段平滑过渡,本文采用滑模变结构控制方法,来实现对载荷相机扫描过程的控制。首先,根据凸轮及从动件的运动学方程,得到作用在电机转轴上扰动力矩的简化模型,对影响扰动大小的因素进行分析。联合力矩电机,建立整体模型。将扰动力矩转化成扰动电压,得到扫描系统的结构框图。然后在介绍滑模变结构控制基本原理的基础上,以二阶系统为例,引入了单向辅助滑模控制的基本原理和设计方法。针对基于指数趋近律的单向辅助滑模控制中,抖振消除和收敛速度之间的矛盾,提出了一种改进的指数趋近律控制方法。为提高指数指数趋近律的单向辅助滑模控制方法的扰动抑制能力,并降低系统抖振,设计了一种新型的单向辅助面滑模控制器。最后将所设计的控制器应用到相面扫描系统中,并分析切换面参数对系统性能的影响。仿真实验结果表明,本文设计的新型单向辅助面滑模控制方法,能有效地抑制系统工作过程中的扰动,提高了系统扫描段稳速精度。同时,控制量中的抖振得到了有效抑制。
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V445.8

【参考文献】

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本文编号：1220876