预测滤波技术在电视跟踪系统中的应用研究

发布时间：2017-05-31 17:19

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【摘要】： 随着被测目标运动速度和加速度的不断提高,导致光电经纬仪电视跟踪的动态误差急剧增大。现有的控制方法已渐渐不能满足控制精度的要求,如何提高伺服系统的跟踪精度成为近年来研究的热点。本论文论述了一种预测滤波的方法,将该方法应用到光电经纬仪的电视跟踪系统中可以较大幅度减小跟踪误差。本文首先介绍了国内外光测设备跟踪伺服系统的发展情况,阐述了本文的研究意义。然后建立了电视跟踪伺服系统数学模型,并利用SIMULINK建立了系统的仿真模型。 本文深入探讨了预测滤波方法在光电经纬仪跟踪伺服系统中的实际工程应用,提出了一种较为实用的滤波方法。从理论上分析了预测滤波方法提高跟踪精度的原因及其对系统动态性能的影响,并对该方法进行了仿真研究。针对预测滤波方法加到系统后超调量较大的问题,提出了利用速度滞后补偿技术和滤波值输入信号分段加入到速度环来抑制超调量较大的方法,并通过仿真证明了该方法的有效性,通过在实验中进一步验证了其可行性。 最后,对本文提出的预测滤波方法在光电经纬仪的电视跟踪系统进行了实验验证,取得了与仿真研究相一致的结果,实践证明了该方法的正确性和工程应用价值。并针对实验中出现的问题,提出了自己的看法,并提出了可能的解决方法。
【关键词】：预测滤波 KALMAN滤波 光电经纬仪 电视跟踪伺服系统
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（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】：2006
【分类号】：TH761.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第一章 绪论11-16
• 1.1 光电经纬仪及其跟踪伺服系统简介11-12
• 1.2 大型光测设备跟踪伺服控制技术发展情况概述12-15
• 1.2.1 跟踪伺服控制方法12-13
• 1.2.2 国内外跟踪伺服控制系统的技术性能指标13-15
• 1.3 论文主要研究内容及意义15-16
• 第二章 光电经纬仪电视跟踪伺服系统跟踪精度评价及其数学模型16-24
• 2.1 引言16
• 2.2 电视跟踪伺服系统设计跟踪精度评价方法16
• 2.3 光电经纬仪电视跟踪伺服系统数学仿真模型16-22
• 2.3.1 输入信号的数学模型17-20
• 2.3.1.1 等效正弦17-18
• 2.3.1.2 光学动态靶标18-20
• 2.3.2 电视跟踪器（G_(TV)(s)）的数学模型20
• 2.3.3 控制回路参数（G_(pc)(s ) ,G_(Vc)(s) ,GH(s) ,G_p(s)）的数学模型20-21
• 2.3.4 控制对象（G_M(s)）的数学模型21-22
• 2.3.5 预测滤波函数（G_(KF)(s)）的数学模型22
• 2.4 电视跟踪伺服系统SIMULINK 仿真模型实例22-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第三章 影响光电经纬仪电视跟踪系统跟踪精度的因素分析..24-34
• 3.1 电视跟踪伺服系统跟踪精度的动态误差系数分析方法24-25
• 3.2 电视跟踪伺服系统相机成像滞后对系统的影响25-27
• 3.2.1 电视测量获取脱靶量原理25-26
• 3.2.2 脱靶量滞后对系统的影响26-27
• 3.3 常用的提高跟踪精度的方法27-33
• 3.3.1 复合控制27-29
• 3.3.2 速度滞后补偿29-31
• 3.3.3 动态高型控制方法的原理31-32
• 3.3.4 应用预测滤波技术构成等效的复合控制系统32-33
• 3.4 本章小结33-34
• 第四章 预测滤波理论及其在经纬仪电视跟踪系统中的应用34-51
• 4.1 引言34
• 4.2 预测滤波原理简介34-41
• 4.2.1 KALMAN 滤波简介34-39
• 4.2.1.1 KALMAN 滤波原理35-37
• 4.2.1.2 KALMAN 滤波的实现37-38
• 4.2.1.3 KALMAN 滤波的仿真38-39
• 4.2.2 最小二乘法滤波39-41
• 4.3 电视跟踪器延时环节的补偿方法41-43
• 4.3.1 目标位置合成41-42
• 4.3.2 目标速度预测42-43
• 4.4 预测滤波的应用仿真43-49
• 4.4.1 伺服系统介绍43-45
• 4.4.1.1 系统组成及功能43
• 4.4.1.2 数字控制器43-44
• 4.4.1.3 功率级44
• 4.4.1.4 采样频率的选择44
• 4.4.1.5 低速的实现44-45
• 4.4.1.6 力矩电机的确定45
• 4.4.2 控制系统设计及仿真45-49
• 4.4.2.1 速度回路45-46
• 4.4.2.2 位置回路46-49
• 4.5 仿真结果分析49-50
• 4.6 本章小结50-51
• 第五章 机上实验及结果对比分析51-58
• 5.1 引言51
• 5.2 伺服控制系统的实现51-52
• 5.2.1 伺服控制程序控制流程图51-52
• 5.3 机上实验及实验结果分析52-56
• 5.3.1 捕获电视实验结果53-55
• 5.3.1.1 靶标的运动周期为7S 时的跟踪误差53-54
• 5.3.1.2 靶标的运动周期为4.6S 的跟踪误差54-55
• 5.3.2 红外跟踪电视实验结果55
• 5.3.3 实验结果55-56
• 5.4 结果分析56-57
• 5.5 本章小结57-58
• 第6章 总结与展望58-60
• 6.1 本文总结58
• 6.2 展望58-60
• 攻读硕士期间发表的论文60
• 个人简历60-61
• 致谢61-62
• 参考文献62-65

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 郭宁;吕俊伟;邓江生;;基于集员估计的光电系统目标状态预测方法研究[J];科学技术与工程;2013年08期

中国硕士学位论文全文数据库 前8条

1 王虎;基于加速度信息的光束稳定技术研究[D];长春工业大学;2010年

2 夏旭;船用稳定平台运动规划算法研究[D];哈尔滨工程大学;2011年

3 张珍;基于VxWorks信息控制系统的开发研究[D];中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）;2010年

4 杜杰;基于加速度计的光电伺服跟踪系统前馈控制[D];中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）;2011年

5 刘胜;基于DSP/FPGA的伺服控制器的研究[D];长春工业大学;2012年

6 林森;提高光电跟踪伺服系统精度关键技术研究[D];长春工业大学;2012年

7 代根学;基于DSP与FPGA的光电经纬仪伺服控制器设计[D];中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所);2010年

8 于丹;基于Compax3的伺服控制系统研究[D];长春工业大学;2013年

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本文编号：410144