滚摆式导引头过顶跟踪控制策略研究
发布时间：2021-10-31 07:57
滚-摆式导引头框架角大，结构紧凑，能够实现对前半球视场的覆盖。但是其特有的过顶跟踪问题，即在小离轴角对目标跟踪时会产生奇异这一点制约了滚-摆式导引头的应用。针对滚-摆式导引头的过顶跟踪问题，本文从系统数学描述、跟踪策略制定、控制器设计、跟踪实验几个方面展开了相关的研究。论文首先分析了由图像处理器提供的脱靶量信息解算出导引头角位置指令的解析算法，说明了过顶问题的产生根源，给出了过顶跟踪问题的数学描述，为解决滚-摆式导引头的过顶跟踪问题提供了基本理论依据。在以上分析的基础上，设计了滚转框和摆动框控制器，首先使伺服系统满足给定的稳态和动态指标。分析了影响系统精度的主要误差源，着重研究了微机械陀螺的误差项和误差模型，以及陀螺输出精度对伺服系统速度误差的影响。然后提出了基于摆动框角度、目标脱靶量、目标运动速度及系统指标的滚-摆式导引头过顶控制策略。最后，为减小目标进出过顶盲区时的指令的阶跃，设计了基于“当前”加速度模型的机动目标卡尔曼滤波器，实时预测出目标下一时刻的位置、速度和加速度信息，增加了过顶跟踪过程中运动的稳定性。为验证和测试滚-摆式导引头过顶控制器的性能，搭建了导引头伺服系统通用开发平...
【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】：106 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 相关领域的研究现状
1.2.1 滚-摆式导引头光机结构
1.2.2 滚-摆式导引头跟踪与稳定原理
1.2.3 微机械陀螺误差模型
1.2.4 滚-摆式导引头过顶跟踪问题
1.2.5 滚-摆式导引头伺服控制方案
1.3 论文的主要研究内容和论文结构安排
1.3.1 研究对象
1.3.2 论文工作的主要内容
1.3.3 论文的结构安排
第2章 滚-摆导引头过顶跟踪问题分析
2.1 滚-摆式导引头过顶问题数学描述
2.1.1 滚-摆式导引头坐标系描述
2.1.2 滚-摆式导引头过顶盲区数学描述
2.2 滚-摆式导引头过顶图像跟踪问题分析
第3章 滚-摆式导引头过顶问题控制策略分析
3.1 地平式经纬仪过顶跟踪问题控制策略
3.2 滚-摆式导引头过顶问题控制策略
3.2.1 倾斜滚转轴
3.2.2 滚-摆式导引头过顶跟踪控制器
第4章 滚-摆式导引头过顶控制系统设计
4.1 滚-摆式导引头控制系统描述
4.2 滚-摆式导引头跟踪误差分析
4.2.1 陀螺测量误差分析
4.2.2 伺服系统误差分析
4.2.3 图像处理器误差分析
4.3 机动目标卡尔曼滤波器设计
4.3.1 机动目标模型描述
4.3.2 机动目标滤波与预测算法
4.3.3 自适应机动目标预测算法
4.4 滚-摆式导引头过顶跟踪控制系统设计
4.5 滚-摆式导引头控制器硬件设计
4.5.1 电源设计
4.5.2 通信接口设计
4.5.3 其他部分
第5章 滚-摆式导引头过顶跟踪实验
5.1 滚-摆式导引头过顶跟踪现象复现
5.1.1 滚-摆式导引头角位置指令解算验证实验
5.1.2 滚-摆式导引头过顶盲区复现实验
5.2 滚-摆式导引头过顶跟踪控制器实验
第6章 结论
6.1 全文总结
6.2 未来工作展望
参考文献
在学期间学术成果情况
指导教师及作者简介
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]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)
[2]滚-仰式导引头奇异性分析与控制[J]. 林德福,王志伟,王江. 北京理工大学学报. 2010(11)
[3]乌克兰展出新型空空导弹导引头[J]. 侯晓艳,朱爱平. 飞航导弹. 2009(05)
[4]机动目标跟踪的自适应卡尔曼滤波算法实现[J]. 樊宗臣,吴晓燕. 战术导弹技术. 2009(01)
[5]自适应理论在目标跟踪中的应用[J]. 熊茂涛,吴钦章. 计算机工程与应用. 2009(02)
[6]极坐标捷联式视觉导引平台的机电建模与仿真[J]. 董小萌,张平,付奎生. 系统仿真学报. 2009(01)
[7]基于卡尔曼滤波的动目标预测[J]. 严浙平,黄宇峰. 应用科技. 2008(10)
[8]某导引头陀螺进动控制理论研究[J]. 魏文俭,秦石乔,张宝东,李华. 电光与控制. 2008(08)
[9]三轴光电跟踪系统对地平式天顶盲区出入点的判定方法[J]. 刘兴法. 应用光学. 2008(04)
[10]美国空空导弹研制新动向[J]. 王丽霞. 飞航导弹. 2008(05)
博士论文
[1]地平式光测跟星系统天顶盲区及跟踪算法研究[D]. 吉桐伯.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2004
[2]伺服系统低速特性与抖动补偿研究[D]. 陈娟.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 2001
硕士论文
[1]LQG控制在电视导引头系统中的应用研究[D]. 宋小娜.南京理工大学 2005
[2]应用压电陀螺的舰载电视跟踪仪视轴稳定问题研究[D]. 邹东明.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2003
[3]移动载体稳定跟踪平台测控技术研究[D]. 张智永.国防科学技术大学 2002
本文编号：3467760
【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】：106 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 相关领域的研究现状
1.2.1 滚-摆式导引头光机结构
1.2.2 滚-摆式导引头跟踪与稳定原理
1.2.3 微机械陀螺误差模型
1.2.4 滚-摆式导引头过顶跟踪问题
1.2.5 滚-摆式导引头伺服控制方案
1.3 论文的主要研究内容和论文结构安排
1.3.1 研究对象
1.3.2 论文工作的主要内容
1.3.3 论文的结构安排
第2章 滚-摆导引头过顶跟踪问题分析
2.1 滚-摆式导引头过顶问题数学描述
2.1.1 滚-摆式导引头坐标系描述
2.1.2 滚-摆式导引头过顶盲区数学描述
2.2 滚-摆式导引头过顶图像跟踪问题分析
第3章 滚-摆式导引头过顶问题控制策略分析
3.1 地平式经纬仪过顶跟踪问题控制策略
3.2 滚-摆式导引头过顶问题控制策略
3.2.1 倾斜滚转轴
3.2.2 滚-摆式导引头过顶跟踪控制器
第4章 滚-摆式导引头过顶控制系统设计
4.1 滚-摆式导引头控制系统描述
4.2 滚-摆式导引头跟踪误差分析
4.2.1 陀螺测量误差分析
4.2.2 伺服系统误差分析
4.2.3 图像处理器误差分析
4.3 机动目标卡尔曼滤波器设计
4.3.1 机动目标模型描述
4.3.2 机动目标滤波与预测算法
4.3.3 自适应机动目标预测算法
4.4 滚-摆式导引头过顶跟踪控制系统设计
4.5 滚-摆式导引头控制器硬件设计
4.5.1 电源设计
4.5.2 通信接口设计
4.5.3 其他部分
第5章 滚-摆式导引头过顶跟踪实验
5.1 滚-摆式导引头过顶跟踪现象复现
5.1.1 滚-摆式导引头角位置指令解算验证实验
5.1.2 滚-摆式导引头过顶盲区复现实验
5.2 滚-摆式导引头过顶跟踪控制器实验
第6章 结论
6.1 全文总结
6.2 未来工作展望
参考文献
在学期间学术成果情况
指导教师及作者简介
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]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)
[2]滚-仰式导引头奇异性分析与控制[J]. 林德福,王志伟,王江. 北京理工大学学报. 2010(11)
[3]乌克兰展出新型空空导弹导引头[J]. 侯晓艳,朱爱平. 飞航导弹. 2009(05)
[4]机动目标跟踪的自适应卡尔曼滤波算法实现[J]. 樊宗臣,吴晓燕. 战术导弹技术. 2009(01)
[5]自适应理论在目标跟踪中的应用[J]. 熊茂涛,吴钦章. 计算机工程与应用. 2009(02)
[6]极坐标捷联式视觉导引平台的机电建模与仿真[J]. 董小萌,张平,付奎生. 系统仿真学报. 2009(01)
[7]基于卡尔曼滤波的动目标预测[J]. 严浙平,黄宇峰. 应用科技. 2008(10)
[8]某导引头陀螺进动控制理论研究[J]. 魏文俭,秦石乔,张宝东,李华. 电光与控制. 2008(08)
[9]三轴光电跟踪系统对地平式天顶盲区出入点的判定方法[J]. 刘兴法. 应用光学. 2008(04)
[10]美国空空导弹研制新动向[J]. 王丽霞. 飞航导弹. 2008(05)
博士论文
[1]地平式光测跟星系统天顶盲区及跟踪算法研究[D]. 吉桐伯.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2004
[2]伺服系统低速特性与抖动补偿研究[D]. 陈娟.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 2001
硕士论文
[1]LQG控制在电视导引头系统中的应用研究[D]. 宋小娜.南京理工大学 2005
[2]应用压电陀螺的舰载电视跟踪仪视轴稳定问题研究[D]. 邹东明.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2003
[3]移动载体稳定跟踪平台测控技术研究[D]. 张智永.国防科学技术大学 2002
本文编号：3467760
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