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多框架光电平台控制系统研究

毕永利

  无人机载光电侦察平台是近十年来发展极为迅速的一种新型实时图像侦察设备,它是一个集光、机、电于一体的复杂系统。本文以理论与实验为基础,对无人机载多框架光电平台中的耦合问题、反馈测量元件测量信号中噪声的滤除方法以及有效的控制策略等方面进行深入研究。本文首先根据该多框架光电平台的结构推导出各框架的转动惯量、运动学和动力学耦合方程,提出了减小动力学耦合程度的措施,为机械结构的合理设计提供了理论指导,为多框架光电平台控制系统的设计提出了要求。反馈元件的测量精度对控制系统的控制性能影响很大。分析了反馈元件测量信号中噪声的概率分布特性和频谱特性,对呈正态分布的噪声信号提出了统计滤波法,分析了该滤波法优于算术平均滤波法的原因。从时域、频域和相位滞后等几方面对滤波处理后的信号进行了分析,得出了各种滤波法适用的范围以及在实际使用中应注意的问题。经滤波处理后的信号,满足了平台低速运动的平稳性和一些补偿方法的要求。分析了速率稳定回路设计中应着力解决的问题,提出了平方滞后超前校正和非线性加速度补偿措施,显著地提高了开环增益,并抑制了超调,取得了满意的控制效果。另外,把跟踪过程分成捕获和稳定跟踪两个阶段,采用多模变增益控制技术,提高了捕获的快速性和稳态跟踪精度。最后对本文提出的理论和方法进行了实验研究,取得了与仿真和理论分析相一致的结果,证明了本文理论分析的正确性和工程实用价值。……   
[关键词]:多框架光电平台;耦合;控制系统;数字滤波;平方滞后超前校正;非线性加速度补偿
[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)2004年