强激光与粒子束
2024, 36(4): 043007
湖北久之洋红外系统股份有限公司, 湖北 武汉 430223
针对雪崩光电二极管(Si-APD)所加偏压需要随环境温度作调整, 且偏压电路所需的低纹波低噪声等因素, 构建了以Royer振荡器和微控制器为核心的偏压电路。该Si-APD偏压电路以BL8032型同步降压控制器作为Royer振荡器的输入电源, 以MS5221M型DAC作为该输入电源的调整单元, 以AD8606型集成运放和AD7980型ADC作为Royer振荡器输出电压采样单元, 以STM32F103TBU6型微控制器作为计算与时序控制单元。本偏压电路不仅具有温度自适应性, 而且具有低纹波、低噪声、低功耗和电气安全隔离的特点, 能在9~36 VDC宽输入电压范围和-40~70 ℃环境下良好工作。
Royer振荡器 硅基雪崩光电二极管 偏压电路 温度自适应性 微控制器 Royer oscillator Si-APD bias circuit temperature adaptivity MCU
沧州交通学院电子与电气工程学院, 河北 沧州 061199
针对线阵光纤激光相干合成系统中对合成光束的质量、控制速度、控制精度的需求, 完成了线阵光纤激光相干合成控制器的设计。该控制器以DSP2812和CPLD为核心处理器, 通过AD976A模/数转换器接收光电探测器的电压信号, AD8544数/模转换器输出模拟电压控制压电陶瓷相位控制器, 进而控制激光的相位变化。为了实现控制器与目标图像检测板和上位机的通信, 设计了两路串口通信接口, 并编写了相关测试程序, 最终在线阵光纤激光相干合成系统中完成了四路1 064 nm激光的相干合成、扫描、跟踪实验。实验结果表明, 该控制器搭载随机并行梯度下降(SPGD)算法, 在光电探测器的配合下能够实现光纤激光锁相, 控制主瓣能量变化优于±5%, 锁相后主瓣能够完成±λ的扫描, 扫描频率约为25 Hz, 同时结合目标图像检测板完成了目标跟踪实验, 实现激光相干合成条纹的目标跟踪。
激光 相干合成 控制器 随机并行梯度下降算法 目标跟踪 laser coherent synthesis controller SPGD algorithm target tracked
1 湖南省飞机维修工程技术研究中心, 长沙 410000
2 长沙航空职业技术学院, 长沙 410000
针对四旋翼无人机吊挂飞行系统存在模型偏差及外界干扰带来的位置跟踪和减摆控制难的问题, 提出了一种基于补偿函数观测器的非线性控制方法。首先, 建立了四旋翼无人机吊挂飞行系统动力学模型, 并设计了补偿函数观测器对未建模动态和未知扰动进行观测; 然后, 针对系统参考输入跟踪误差约束, 构建了障碍Lyapunov函数来设计反步控制器, 并在控制器中引入补偿函数观测器的估计值对系统总扰动进行补偿, 保证了无人机位置误差和负载摆角在约束范围内变化, 使系统能够达到预期控制效果。Lyapunov稳定性分析证明了闭环系统的稳定性、位置误差的收敛和摆动的抑制。仿真结果表明, 设计的控制器在对无人机位置精确控制的同时, 能有效抑制吊挂负载的摆动。
四旋翼无人机 吊挂飞行系统 补偿函数观测器 障碍Lyapunov函数 反步控制器 减摆控制 quadrotor UAV slung-load flight system compensation function observer barrier Lyapunov function backstepping controller anti-swing control
红外与激光工程
2023, 52(9): 20230024
1 青岛理工大学, 山东 青岛 266000
2 哈尔滨工程大学, 哈尔滨 150000
3 郑州航空工业管理学院, 郑州 450000
四旋翼无人机执行任务时会受到大气紊流对姿态的干扰, 为此提出一种运用变论域模糊理论优化传统PID控制器的方法。根据运动学方程建立了控制精度更为准确的四旋翼无人机非线性模型。由于大气紊流具有随机性强的特点, 基于Dryden模型得到了大气紊流的分量模型。考虑到传统PID控制器抗干扰能力不足, 因此, 结合可变论域模糊控制设计出了变论域模糊自适应PID控制器。在Simulink环境下对两种控制器先后加入了大气紊流和阶跃响应干扰进行仿真比较, 结果显示, 优化后的控制器鲁棒性和稳定性均优于PID传统控制器。
四旋翼无人机 大气紊流 变论域模糊控制 Dryden模型 PID控制器 quadrotor UAV atmospheric turbulence variable domain fuzzy control Dryden model Simulink Simulink PID controller
陆军工程大学军械士官学校, 湖北 武汉 430074
针对车载雷达伺服系统受损后的快速调平需求, 设计了一种便携式车载雷达精准调平系统。该系统采用四站式液压系统作为承载结构, 通过基于PLC的模糊PID算法控制电磁换向阀, 利用自密封快速活接液压缸以实现车载平台调平系统快速升降; 利用双精度倾角传感器反馈平台X-Y轴精度, 通过缸体两端的进出电动调节阀控制液压缸的微调精度, 以实现车载雷达的精确调平; 采用压力传感器进行虚腿判断, 以提高四点式支撑系统的响应速度和稳定性。测试结果表明, 该系统具有抗干扰能力强、升降与调平速度快、稳定性高、精度高等优点, 符合战时快速部署的要求。
便携式 调平控制系统 四站式液压 可编程逻辑控制器 精确调平 portable leveling control system four-station hydraulic PLC precise leveling
1 河南轻工职业学院，河南 郑州 450000
2 机械工业第六设计研究院有限公司，河南 郑州 450000
3 青海民族大学土木与交通学院，青海 西宁 810007
工业桥式起重机的有线通信方式会增加人工成本，后期维护相对困难，为此提出一种基于PLC的激光无线通信系统设计方案。系统硬件部分由激光传感信息获取层、信息传输层以及信息融合输出层构成，激光传感器获取数据信息，经ZigBee通信技术完成传输，在信息融合模块内实现数据融合；系统软件部分由PLC模块、激光传感器路由节点模块和信息融合模块构成。PLC模块接收外部信号，确定信号状态信息；路由节点模块记载传感器数据的地址信息；凭借BP神经网络算法去除冗余数据，压缩数据量，使传感器信息得到理想的融合结果。通过对系统性能测试，结果表明，所提系统通信误码率较低，通信延迟和通信开销较小，可以实现高效、快速的激光通信传输。
可编程逻辑控制器 工业桥式起重机 激光通信系统 信息融合 BP神经网络算法 programmable logic controller industrial bridge crane laser communication system information fusion BP neural network algorithm
华中光电技术研究所-武汉光电国家研究中心, 湖北 武汉 430223
针对压电陶瓷快速反射镜, 设计了一种基于频域分析的传递函数辨识方法, 可以实现对任意已知传递函数阶次的系统进行扫频和传函拟合, 再基于拟合的压电快反镜传函进行控制器设计、仿真、实物验证, 对设计出的控制器进行验证。闭环性能为控制带宽为600 Hz, 1V阶跃信号调节时间为12 ms, 结果表明控制器性能满足要求。设备运行过程中会受到温漂影响, 因此利用温度、光学偏转角和控制电压之间的关系进行温度补偿, 实验结果表明温度补偿功能的温漂抑制效果达90%, 极大提高了系统控制精度。
压电陶瓷快反镜 频域分析 控制器 温度补偿 控制精度 piezoelectric ceramic fast steering mirror frequency-domain analysis controller temperature compensation control accuracy
