1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 长春 130000
2 中国科学院大学, 北京 100000
3 中国科学院空间光学系统在轨制造与集成重点实验室, 长春 130000
针对光电跟踪转台的高精度跟踪问题, 设计了一种反步滑模控制系统和算法,该算法在反步控制的基础上引入滑模控制, 提高了控制器的鲁棒性。通过仿真分析可知, 该算法相较于反步控制算法和PID控制算法性能得到了提升, 其中, 阶跃跟踪响应速度提高21%以上, 正弦跟踪稳态精度和随机干扰下的稳态精度均提高两个数量级, 脉冲干扰稳定时间减少0.7 s以上,很好地保证了光电跟踪转台的跟踪精度。
光电跟踪转台 反步滑模控制 跟踪精度 photoelectric tracking turntable backstepping sliding mode control tracking accuracy
1 上海交通大学机械与动力工程学院，上海 200240
2 上海智能网联汽车技术中心有限公司，上海 201499
复杂交通场景下的3D目标检测是重要且具有挑战性的任务。针对主流检测算法使用的高线数激光雷达昂贵和基于毫米波雷达和相机的检测算法效果不佳的问题，提出了一种利用低线数激光雷达和相机实现3D目标检测的算法，可以大幅降低自动驾驶的硬件成本。首先，将64线激光雷达点云降采样至原始点云数量的10%，生成极端稀疏点云，并将其和RGB图片一同输入到深度补全网络中得到深度图；然后，在新提出的计算点云强度的算法基础上，由深度图生成点云俯视图；最后，将点云俯视图输入检测网络，得到目标立体边界框的几何信息、航向角和类别等信息。在KITTI数据集上对算法进行实验验证，实验结果表明所提算法在检测精度上可以超过部分基于高线数激光雷达的检测算法。
遥感 激光点云 卷积神经网络 关键点检测 深度学习 激光与光电子学进展
2022, 59(18): 1828004
1 中科院长春光学精密机械与物理研究所 中科院空间光学系统在轨制造与;集成重点实验室，吉林长春30033
2 中国科学院大学，北京100049
3 中国科学院大学材料与光电研究中心，北京100049
针对刚性航天器在姿态跟踪控制中存在的系统不确定及外界干扰等问题，提出了一种预定义时间滑模控制器（PTSMC）。首先，给出了以四元数为姿态参数的航天器姿态跟踪控制系统，利用误差四元数和误差角速度设计了预定义时间滑模面。然后，考虑了航天器系统的不确定性和外界干扰设计了一种非保守上界的PTSMC，并通过边界层技术降低了系统抖动。最后，通过设计Lyapunov函数，证明了所提出的控制器的预定义时间稳定性和系统收敛时间上界的非保守性。仿真结果表明，刚性航天器的姿态跟踪误差精度可达1.5×10-6 rad，角速度跟踪误差精度可达2×10-6 rad/s。与现有的预定义时间控制器相比，所提出的控制器的稳定时间上限是更加非保守的，与传统PD控制和非奇异终端滑模控制相比，所提出的控制器具有更高的跟踪精度和鲁棒性。通过3自由度气浮平台的姿态跟踪实验进一步说明了控制方案的有效性，其中角度跟踪误差小于0.1 rad，位置跟踪误差小于0.2 m。
航天器 姿态跟踪 预定义时间控制 滑模控制 spacecraft attitude tracking predefined-time control sliding mode control 光学 精密工程
2021, 29(12): 2891
北京理工大学光电成像技术与系统教育部重点实验室，北京 100081
目前针对气体泄漏热成像检测系统性能的相关评价技术还不够成熟，相应评价指标的测试系统及其测量方法尚无系统的研究报道。而常规热成像系统的性能评价方法难以直接用于评价气体泄漏热成像检测系统对泄漏气体的探测能力，本文结合泄漏气体特性及各测试系统的特点，设计了一种可测量多类性能指标的气体泄漏热成像检测系统性能的测试评价系统，并以乙烯和甲烷气体为检测目标在实验室环境中分别对 NECL、MRGC和 MDGC三种评价指标进行了实验测量，结果表明了测试评价系统的可行性和实用性。
气体泄漏热成像检测 性能评价 测试系统 gas leak thermography, performance evaluation, tes
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 空间机器人工程中心空间机器人系统创新研究室，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100049
针对大型光机结构的结构特性，为抑制宽频噪声对结构指向稳定度及精度的影响，设计了一种可以在全频段提供高阻尼低轴向刚度的液体阻尼器。首先，对液体阻尼器的参数设计理论进行了分析; 其次，通过微振动一体化集成仿真分析了引入液体阻尼器对整机的影响，由分析结果可知，在内外框架之间安装阻尼器，可以达到抑制宽频噪声的目的，一般情况下光轴指向精度（Line of Sight）可以改善50%以上，同时对结构特性改变较小; 最后，设计了测试系统，对阻尼器参数的特性进行了实验研究，可知该液体阻尼器的阻尼系数随频率升高降低，在低频时可以达到18 574 N·s/m， 300 Hz时阻尼系数在300 N·s/m以上，轴向刚度约为28 659 N/m，随频率变化基本保持不变。结果表明: 试验测试结果与仿真结果相符，液体阻尼器的刚度及阻尼参数的设计都达到了技术要求，根据仿真与试验的分析验证了阻尼器对大型光机结构振动抑制的有效性。
微振动 光轴指向精度 液体阻尼器 有限元分析 micro-vibration Line of Sight(LOS) liquid dampers finite element analysis 光学 精密工程
2018, 26(10): 2493
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 空间机器人工程中心空间机器人系统创新研究室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
为了提高空间望远镜次镜支撑结构的动力学性能, 利用主动约束阻尼层对次镜支撑结构进行了设计, 主动约束阻尼层在柔性结构表面覆盖阻尼材料和压电陶瓷材料, 是对柔性结构进行振动抑制的有效手段。首先建立了主动约束阻尼层的有限元模型, 采用比例微分控制算法对压电陶瓷进行闭环控制, 分析了阻尼材料厚度和控制增益对支撑结构阻尼特性的影响, 结果表明增大阻尼层厚度或增大控制增益能够提高结构阻尼特性, 但增大阻尼层厚度同时也会降低压电陶瓷的驱动性能。对空间望远镜整体结构的分析结果显示, 覆盖主动约束阻尼层后支撑结构的固有频率会略微降低, 但是次镜位置的频率响应明显下降, 次镜的面型精度也有提高。
空间望远镜 次镜支撑结构 主动约束阻尼层 有限元方法 动力学 space telescope secondary mirror supporting structure active constrained layer damping treatments finite element method dynamics 红外与激光工程
2016, 45(11): 1118001
