半捷联光电稳定平台误差分析与补偿研究
发布时间：2021-04-12 04:36
由于半捷联光电稳定平台的体积小、重量轻、成本低，其已成为导引头技术的研究重点，并且对其稳定与跟踪精度的要求越来越高。为提高其稳定与跟踪精度，本文针对某半捷联光电稳定平台，在对半捷联稳定平台运动学、动力学以及稳定机理分析的基础上，讨论了影响稳定平台精度的各项误差来源，并对误差的作用规律、误差建模、参数标定与误差补偿等问题展开了深入的分析与探讨。论文首先基于李群李代数理论，结合半捷联光电稳定平台结构，采用局部指数积方法描述框架姿态关系，并详细讨论了弹体与稳定平台框架间的速度与加速度间的耦合关系，同时给出了光轴在惯性空间的稳定方程，讨论了两种半捷联稳定方案的优缺点。在运动学分析的基础上，运用绕动点转动的动量矩定理，建立了半捷联光电稳定平台俯仰轴与偏航轴的动力学方程，其中包含惯量耦合力矩与框架质量不平衡力矩的具体数学模型。针对半捷联导引头稳定平台，对框架最大角速度与角加速度、惯量耦合力矩以及质量不平衡力矩进行数值仿真分析，为高精度控制系统设计打下了基础。在分析半捷联光电稳定平台各项误差源的基础上，根据多体系统的运动学误差建模理论建立了光轴指向误差模型；通过Matlab计算，分析了各项误差对光轴...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)吉林省
【文章页数】：124 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
半捷联稳定平台在导弹中的应用
图 2.1 光电稳定平台结构示意图2.3 半捷联光电稳定平台运动学分析2.3.1 数学基础2.3.1.1 齐次坐标变换在对空间物体的运动进行分析时，描述运动的方法有很多。例如 PIOGRA图[51]、齐次坐标变换法[59]、D-H 变换法[90]、空间矢量链法[111]等。其中较基本方法是齐次坐标变换法。在描述空间物体的位姿或运动时，一般将其看作刚体来处理。三维空间中刚体的位姿由固联在刚体上的坐标系在空间中的位置与姿态来描述。如图 2.2 示，描述刚体 1 位姿的坐标系，由三个相互垂直的单位向量所规定，其Tx y z n n n n 表示1 1O X 轴相对基坐标系的 3 个方向矢量，x y z o o o o表示1 1O Y 轴相对基坐标系的 3 个方向矢量，Tx y z a a a a 表示1 1O Z 轴相对
图 2.9 角速度补偿稳定原理由上述分析可知，角位置补偿方法不需要对角度测量值进行微分，但是取弹体姿态角的积分算法，容易产生误差累积，因此要求具有较高测量性测量器件，并且算法较复杂。角速度补偿方法是角速率陀螺稳定平台代方法，即用弹体角速度与框架角速度的信息融合代替原来速率陀螺的测，这种方案算法简单，可以直接提取视线角速率，但是需要对框架角位分，在测速噪声较大时，将给框架速度环引入微分噪声。 本章小结本章介绍了两轴双框架半捷联光电稳定平台的基本组成，研究了稳定平学机理。在建立的系统坐标系下，分析了稳定平台框架的角位置、角速速度，在此基础上，讨论了平台的半捷联稳定机理以及比较了角位置补度补偿两种半捷联稳定方案的优缺点。本章为后续动力学建模与平台误差分析等打下了基础。
【参考文献】：
期刊论文
[1]航空遥感惯性稳定平台非线性摩擦建模与补偿[J]. 刘炜,周向阳. 机械工程学报. 2013(15)
[2]航空遥感惯性稳定平台振动特性分析与隔振系统设计[J]. 周向阳,刘炜. 中国惯性技术学报. 2012(03)
[3]光电经纬仪测角精度分析[J]. 杜俊峰,张孟伟,张晓明. 应用光学. 2012(03)
[4]导引头稳定平台弹性干扰力矩分析与优化技术[J]. 王春生,宁汝新,刘检华,赵涛. 计算机集成制造系统. 2012(03)
[5]导引头二轴稳定平台的轴角关系和简化[J]. 吴晔,朱晓峰,陈峻山. 制导与引信. 2012(01)
[6]关节式坐标测量机热变形误差及修正[J]. 胡毅,费业泰,程文涛. 机械工程学报. 2011(24)
[7]航空遥感用三轴惯性稳定平台动力学建模与仿真[J]. 阴蕊,房建成,钟麦英. 中国惯性技术学报. 2011(06)
[8]基于指数积公式的导引头运动学分析与标定[J]. 朱明超,王涛,贾宏光. 红外与激光工程. 2011(08)
[9]基于Paden-Kahan子问题求解滚仰式导引头角增量[J]. 朱明超,贾宏光. 光学精密工程. 2011(08)
[10]光电探测系统指向误差分析、建模与修正[J]. 张智永,周晓尧,范大鹏. 航空学报. 2011(11)
博士论文
[1]多关节式坐标测量系统的关键技术研究[D]. 黄奎.华中科技大学 2010
[2]大射电望远镜指向误差建模分析与设计研究[D]. 赵彦.西安电子科技大学 2008
[3]光电稳定跟踪装置误差建模与评价问题研究[D]. 李岩.国防科学技术大学 2008
本文编号：3132632
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)吉林省
【文章页数】：124 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
半捷联稳定平台在导弹中的应用
图 2.1 光电稳定平台结构示意图2.3 半捷联光电稳定平台运动学分析2.3.1 数学基础2.3.1.1 齐次坐标变换在对空间物体的运动进行分析时，描述运动的方法有很多。例如 PIOGRA图[51]、齐次坐标变换法[59]、D-H 变换法[90]、空间矢量链法[111]等。其中较基本方法是齐次坐标变换法。在描述空间物体的位姿或运动时，一般将其看作刚体来处理。三维空间中刚体的位姿由固联在刚体上的坐标系在空间中的位置与姿态来描述。如图 2.2 示，描述刚体 1 位姿的坐标系，由三个相互垂直的单位向量所规定，其Tx y z n n n n 表示1 1O X 轴相对基坐标系的 3 个方向矢量，x y z o o o o表示1 1O Y 轴相对基坐标系的 3 个方向矢量，Tx y z a a a a 表示1 1O Z 轴相对
图 2.9 角速度补偿稳定原理由上述分析可知，角位置补偿方法不需要对角度测量值进行微分，但是取弹体姿态角的积分算法，容易产生误差累积，因此要求具有较高测量性测量器件，并且算法较复杂。角速度补偿方法是角速率陀螺稳定平台代方法，即用弹体角速度与框架角速度的信息融合代替原来速率陀螺的测，这种方案算法简单，可以直接提取视线角速率，但是需要对框架角位分，在测速噪声较大时，将给框架速度环引入微分噪声。 本章小结本章介绍了两轴双框架半捷联光电稳定平台的基本组成，研究了稳定平学机理。在建立的系统坐标系下，分析了稳定平台框架的角位置、角速速度，在此基础上，讨论了平台的半捷联稳定机理以及比较了角位置补度补偿两种半捷联稳定方案的优缺点。本章为后续动力学建模与平台误差分析等打下了基础。
【参考文献】：
期刊论文
[1]航空遥感惯性稳定平台非线性摩擦建模与补偿[J]. 刘炜,周向阳. 机械工程学报. 2013(15)
[2]航空遥感惯性稳定平台振动特性分析与隔振系统设计[J]. 周向阳,刘炜. 中国惯性技术学报. 2012(03)
[3]光电经纬仪测角精度分析[J]. 杜俊峰,张孟伟,张晓明. 应用光学. 2012(03)
[4]导引头稳定平台弹性干扰力矩分析与优化技术[J]. 王春生,宁汝新,刘检华,赵涛. 计算机集成制造系统. 2012(03)
[5]导引头二轴稳定平台的轴角关系和简化[J]. 吴晔,朱晓峰,陈峻山. 制导与引信. 2012(01)
[6]关节式坐标测量机热变形误差及修正[J]. 胡毅,费业泰,程文涛. 机械工程学报. 2011(24)
[7]航空遥感用三轴惯性稳定平台动力学建模与仿真[J]. 阴蕊,房建成,钟麦英. 中国惯性技术学报. 2011(06)
[8]基于指数积公式的导引头运动学分析与标定[J]. 朱明超,王涛,贾宏光. 红外与激光工程. 2011(08)
[9]基于Paden-Kahan子问题求解滚仰式导引头角增量[J]. 朱明超,贾宏光. 光学精密工程. 2011(08)
[10]光电探测系统指向误差分析、建模与修正[J]. 张智永,周晓尧,范大鹏. 航空学报. 2011(11)
博士论文
[1]多关节式坐标测量系统的关键技术研究[D]. 黄奎.华中科技大学 2010
[2]大射电望远镜指向误差建模分析与设计研究[D]. 赵彦.西安电子科技大学 2008
[3]光电稳定跟踪装置误差建模与评价问题研究[D]. 李岩.国防科学技术大学 2008
本文编号：3132632
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