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机载光电平台的稳定与跟踪伺服控制技术研究

王连明

  机载光电平台近几年发展十分迅速,被广泛地应用于军事领域和公安、消防以及环境监控等民用领域。它是一个集光、机、电于一体的复杂系统。稳定与跟踪是其伺服系统要实现的主要功能。本文以实验为基础,对机载光电平台中稳定与跟踪伺服控制技术进行了深入的研究。本文首先概述了国内外光电平台的结构和视轴稳定方法以及光电平台的发展概况,介绍了常用的稳定与跟踪控制方法;进而从理论上分析了两轴光电稳定平台隔离载体角运动的原理,总结并提出了视轴稳定对伺服系统的性能要求,从而为伺服系统的设计提供了理论依据。根据本系统的实际工作情况和性能指标要求,通过分析指出:如何克服摩擦力矩的影响是本系统中提高稳定精度要重点解决的问题。针对这一问题,提出了采用速率环和稳定环的双环控制方法,并结合非线性加速度补偿技术,只采用一级稳定即实现了较高的稳定精度。作为进一步提高稳定系统性能的探讨,对基于神经网络的参数自适应调整控制方法在稳定控制中的应用进行了研究,提出了将传统校正方法经离散化后所得到的数字控制算法的系数作为神经网络权值初值的新方法,并采用分段控制,将传统校正方法和神经网络控制方法相结合,取得了较好的控制效果。文中给出了实验结果。同时,针对系统中红外和电视脱靶量具有较大延迟的问题,首先以典型Ⅱ型系统为例,理论上详细分析了延迟对跟踪性能的影响,给出延迟时间与系统开环截止频率的对应关系。得出延迟越大,系统可实现的开环截止频率越小,跟踪精度越低的结论。为提高跟踪精度,克服延迟的影响,提出了基于横向滤波器结构和LMS算法的延迟自适应预测补偿方法,并分析了算法的收敛性。仿真与实验结果表明所采用的预测补偿方法可以满足工程实际的要求。……   
[关键词]:光电平台;视轴稳定;延迟;自适应滤波;预测
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)2002年