一种红外导引头小型快速伺服稳定平台

发布时间：2021-06-29 13:17

　　红外导引头是肩扛式反坦克导弹的重要分系统,其主要作用是通过瞄准具人工操作瞄准线运动,锁定目标并对目标进行跟踪。本文采用了速率陀螺稳定平台式随动系统,俯仰+偏航的双框架式结构。通过装在框架内的速率陀螺和角位置传感器分别提供速度和位置信号,利用DSP和FPGA构建随动控制电路,采用电流、速度和位置三环串级闭环PID设计控制框架电机实现目标扫描和跟踪。此方案快速跟踪能力强、跟踪精度高、抗干扰性强、易实现大范围扫描。 

【文章来源】：激光与红外. 2020,50(12)北大核心CSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

伺服稳定平台框架结构图

为实现上述功能本设计采用DSP和FPGA构建平台控制电路,以FPGA作为接口,DSP作为控制核心。伺服稳定平台控制系统电路框图如图2所示,FPGA读取MEMS陀螺仪的角速率数据、绝对位置编码器的角度数据以及图像处理后的坐标数据;伺服DSP读取电机电流的采集数据,和FPGA进行数据交互获得控制数据,完成电机控制算法输出电机控制PWM信号,经由光耦隔离输出给MOSFET功率驱动电路,从而控制电机带动框架运动[2-3]。在实现功能的基础上,可以得出伺服稳定平台相应的主要技术指标包括预定精度、稳定精度、跟踪精度、最大跟踪速度等。而稳定精度和跟踪精度是所有动载体光电成像系统共同关注的重要问题,也是设计难点[4]。

随着现代高性能武器系统的发展,对导引头伺服稳定平台控制系统的控制技术及控制精度有更高的要求,传统的单环或者双环控制已经不能满足性能需求。本设计主要采用了以电流环和速度环为内环,位置环为外环的三环串级PID控制算法,该算法可以对系统的环路从内到外进行逐步设计,通过提高某环路的带宽,可迅速抑制环路内的干扰,每个部分的设计都有明确的目标,在系统调试时可以提高效率,其工作原理框图如图3所示。导引头工作于跟踪状态时,伺服系统通过电流采集和陀螺反馈闭合稳定回路,隔离载体扰动;通过图像跟踪器闭合跟踪回路,使光轴精确跟踪视轴的运动。

【参考文献】：
期刊论文
[1]动载体光电稳定平台伺服控制系统设计[J]. 路新,闫雯雯,任健男.  电视技术. 2017(06)
[2]基于轻量化的舰载雷达稳定平台的设计与特性分析研究[J]. 薛珊,孟宪宇,赵运来,贾冰,吕琼莹.  制造业自动化. 2016(10)
[3]MEMS陀螺仪的一种实用标定法[J]. 宋丽君,秦永元.  压电与声光. 2010(03)
[4]图像导引头伺服稳定平台控制器的数字化分析[J]. 邓志平,张永科,彭晓乐.  红外与激光工程. 2007(S2)

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



本文编号：3256514