1 南京电子技术研究所 人脑机实验室, 江苏 南京 210039
2 北京遥测技术研究所 控制系统与技术研究室, 北京 100076
本文设计了一种可以使光电伺服平台对目标对象进行高精度、稳定追踪的基于双速度环的扰动观测器,可以消除光电平台内部摩擦力矩、外部载体扰动以及传感器噪声的影响,提升系统的动态响应性能。首先,根据直流电机工作原理与负载模型,建立双速度环的数学控制模型。接着,通过分析多类型传感器的速度信号频谱和响应性能,选择噪声和延时较小的圆光栅代替传统测速设备,作为速度控制内环;同时选择光纤陀螺作为速度外环的反馈设备。然后,基于陀螺速度信号设计扰动观测器,对内速度环中的扰动补偿残差和外部载体扰动信号进行观测,并进行前馈信号补偿。实验结果表明,双速度环观测器的控制方法可以将系统调节时间降至原来的45%,在不同幅值(0.25°~2°)和频率(0.25 Hz~2 Hz)的正弦扰动信号下,该方法均能显著提高系统的扰动抑制能力,并将系统隔离度由原来的20.9 dB提升至30 dB。本文所提出的基于双速度环扰动观测器的控制方法满足光电跟踪平台快速响应、跟踪稳定、抗干扰能力强等要求。
视轴稳定 双速度环 扰动观测器 陀螺噪声 系统隔离度 line-of-sight (LOS) stability double speed loop disturbance observer gyro noise system isolation degree
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
捷联导引头相对于框架式导引头而言,拥有许多优势。捷联导引头技术越来越受到各国军方的重视。捷联导引头无法直接测量弹目视线角速率,实现捷联导引头的工程运用首先需要解决弹目视线角速率的提取问题。弹目视线角速率提取的方法主要有两类,第一类是利用微分网络对弹目视线角进行微分来获取弹目视线角速率,第二类是利用卡尔曼滤波器对弹目视线角进行估计。建立了基于这两类方法的模型,并进行了仿真,仿真结果表明:第二类方法比第一类更具有优势。由卡尔曼滤波器估计出的惯性系弹目视线角速率比运用微分网络得到的惯性弹目视线角速率具有更小的延迟; 在相同的量测噪声水平下,第二种方案输出的惯性系弹目视线角速率信号噪声水平更低。
弹目视线角速率 捷联导引头 卡尔曼滤波器 line-of-sight (LOS) angular rate strap-down seeker Kalman filter 红外与激光工程
2015, 44(10): 3066
1 空军预警学院研究生管理大队,湖北 武汉 430019
2 空军预警学院空天预警实验室,湖北 武汉 430019
:为实现切合实际的多运动平台对辐射源的无源定位,提出了基于WGS-84坐标系的双机纯角度交叉定位方法。推导了在各自平台坐标系下的视线(line-of-sight, LOS)到公共的WGS-84坐标系的旋转变换矩阵,然后应用空间两异面直线公垂线线段中点实现纯角度交叉定位;同时,利用一阶Taylor展开法,推导了误差经旋转变换和交叉定位等非线性变换后的协方差矩阵,并将其用于对多个单次定位估计的滤波,以提高算法定位精度。通过仿真,对影响定位精度的主要因素进行了深入分析,对比研究了单次定位和滤波定位性能,结果表明后者可明显改善精度,验证了该方法的有效性,得到的结论可指导实际运用。
无源定位 纯角度量测 机载运动平台 视线 passive localization angle-only measurements moving airborne platforms WGS-84 world geodetic system-84 line-of-sight(LOS)
1 西安应用光学研究所,陕西 西安 710065
2 空军装备部,北京 100843
介绍用于光电稳定的粗精组合稳定系统的工作原理。根据快速反射镜的不同结构,对系统模型提出两种假设,在此基础上,对系统的频域特性、稳定性等进行分析,得出结论:组合稳定控制系统的性能主要取决于主、子系统的带宽比及组合控制器K的选择。
瞄准线稳定 组合稳定控制 快速反射镜 line of sight (LOS) stabilization combined stabilization control FSM
介绍了两轴陀螺稳定平台隔离载体扰动的原理,对陀螺稳定平台的稳定回路进行了数学建模分析和设计。选择了双速度环控制方法,使稳定伺服系统较传统的单速度环方法具有更好的抗干扰性和鲁棒性,并通过样机测试数据表明,该稳定平台具有较高的稳定精度。
视轴稳定 PID控制 陀螺稳定平台 双内环控制 line of sight (LOS) stabilization PID control gyro-stabilized platform dual rate-loop control
介绍了车载稳瞄系统的结构组成与工作原理, 对如何消除惯性导航设备和转台之间的安装误差进行了分析, 针对两轴伺服转台提出了基于坐标正变换和逆变换的2种视轴稳瞄算法, 并给出了对应的控制方案, 通过实际系统的成功应用验证了算法的准确性。
视轴稳定 安装误差 坐标变换 稳瞄算法 line of sight (LOS) stabilization installation error coordinate transformation LOS stabilization algorithm
1 电子科技大学物理电子学院,四川,成都,610054
2 中国工程物理研究院应用电子学研究所,四川,绵阳,621900
根据光电探测器的"猫眼效应",针对成像光学系统的视轴,从理论上分析了利用激光对超视距系统进行视轴对准的可行性,特别分析了激光器输出功率参数、接收探测器焦平面是否离焦等关键参数.研究结果表明,基于"猫眼效应"的超视距系统进行视轴对准在理论上和实验设计上是可行的.
"猫眼效应" 超视距 视轴(LOS, line of sight) 对准 Cat eye effect Over the horizon target(OTHT) Line of sight(LOS) Pointing 强激光与粒子束
2005, 17(11): 1635