1 河南平原光电有限公司，河南 焦作 454001
2 大连理工大学 控制科学与工程学院, 辽宁 大连 116024
针对某车载上反稳瞄系统中火炮瞄准线稳定精度0.2 mrad的要求，提出在惯性速率稳定闭环内增加高增益的加速度闭环校正，形成多闭环的控制回路，并通过ITAE(integral of time-weightde absolute error)最优控制对系统控制回路的PID参数进行整定。对上反稳瞄系统构成进行分析，对控制系统的负载、陀螺和无刷力矩电机等闭环回路进行建模仿真；利用ITAE最优控制器对多闭环控制系统的PID控制参数进行调节；对系统添加随机干扰和单位阶跃响应，测试其相关性能。测试结果表明：相比传统的调整PID参数和单速度环控制系统，基于加速度多闭环ITAE最优控制器可以使系统抗扰动性能提高约78%，超调量减小约23%，摇摆稳定精度提高约29%，可较好地满足上反稳瞄系统稳定性能的要求。
上反稳瞄系统 加速度反馈 最优控制 仿真 upper anti-stabilization aiming system acceleration feedback optimal control simulation
针对陀螺稳定平台系统中地球自转引起的瞄准线漂移问题, 提出一种基于惯性姿态信息的瞄准线漂移补偿方法。该方法根据惯导系统解算得出的平台地理坐标和姿态信息计算出地球自转角速率在光电稳定平台坐标系上的投影, 稳瞄控制单元利用该投影信息自动补偿平台上的速度反馈数据, 消除由地球自转造成的瞄准线漂移。试验结果显示, 使用该补偿方法后的方位漂移及俯仰漂移分别是1.69 mrad/h和1.84 mrad/h, 远小于不加该补偿方法时的方位漂移6.89 mrad/h及俯仰漂移7.32 mrad/h, 证明该方法可有效补偿瞄准线漂移。
稳瞄系统 惯性姿态信息 瞄准线漂移 漂移补偿抑制 陀螺稳定平台系统 stabilized sighting system inertial attitude information LOS drift drift compensation and suppression gyroscope stabilization platform
1 海军驻汉中地区航空军事代表室, 陕西 汉中723213
2 西安应用光学研究所, 陕西 西安 710065
为了满足未来高精度光电稳瞄系统μrad级稳定精度的测试需求, 提出一种基于干涉仪测量的稳定精度测试方法。基于泰曼格林干涉仪中同源两光束光程差对干涉条纹的影响, 利用CCD观察干涉条纹的微小变化, 实现稳定精度测试。采用该测试方法对快速转向镜(fast steering mirror, FSM)的指向精度和某型光电稳瞄产品稳定精度进行了测试研究, 结果表明, 该方法对稳定精度的测量精度可以达到0.2 μrad。
干涉仪 光电稳瞄系统 稳定精度 interferometer optoelectronic stabilized sighting system FSM FSM stabilization precision
1 海装航订部, 北京 100841
2 西安应用光学研究所, 陕西 西安 710065
结构动态效应是影响稳瞄系统稳定精度的关键因素。目前有限元模态分析与试验模态分析结合的方法是分析结构动力学特性的最有效途径之一。以某型稳瞄具两轴四框架结构为研究对象, 首先利用有限元方法进行了模态预分析。根据仿真结果获取的振型特征, 对两轴四框架的外环进行模态测试, 给出了前8阶模态的固有频率、振型和模态阻尼比。模态仿真与测试的结果相互验证表明: 有限元仿真可实现两轴四框架结构固有频率相对误差小于15%的精度要求, 在测点密度足够的条件下振型相关性良好。
稳瞄系统 结构动态效应 有限元模态分析 试验模态分析 两轴四框架 sight stabilization system structure dynamic effect finite-element modal analysis experimental modal analysis two-axis four-frame
简要分析了影响稳瞄系统稳定精度的因素以及系统的性能需求。针对经典PID控制算法在该系统上存在的缺点和不足, 设计了一种基于量化因子和决策因子自修正的模糊PID控制器, 利用子模糊系统自适应调整量化因子和决策因子。实验结果表明, 该方法克服了经典控制算法存在的不足, 能有效地隔离载体扰动, 系统的稳定精度和动态性能都得到了显著提高。
稳瞄系统 模糊PID控制 量化因子 决策因子 stabilized sighting system fuzzy PID control quantizing factor decision-making factor
针对装甲车辆稳瞄系统中存在摩擦力矩、参数漂移等非线性扰动因素造成系统性能下降的问题, 设计一种基于扩张状态观测器(ESO)的积分滑模控制策略。在基于状态变量的滑模面中引入了误差积分补偿项, 有利于降低系统的稳态误差, 同时突破了常规滑模控制中被跟踪信号的各阶导数均需已知的限制;利用ESO对系统内外扰动进行观测补偿, 减小了滑模控制所需要的切换增益, 削弱滑模控制容易出现的抖振现象。仿真及实验结果表明,跟踪精度保持在0.5％以内, 系统最大稳定误差小于0.1 mrad, 该控制策略能够很好地抑制各种非线性扰动因素的影响, 有效地改善系统的控制性能。
稳瞄系统 非线性扰动 积分滑模控制 扩张状态观测器 stabilized sighting system nonlinearity disturbance integral sliding mode control extended state observer
1 海军驻20所军代室, 陕西 西安 710065
2 西安应用光学研究所, 陕西 西安 710065
稳瞄系统可靠性对直升机载**系统可靠性具有重要影响。通过对产品可靠性概念和军用光电系统可靠性、直升机载稳瞄系统的功能和组成单元的阐述，给出了舰载直升机光电稳瞄系统的可靠性框图和数学模型。研究了舰载直升机稳瞄系统的可靠性影响因素和系统故障模式，探讨了稳瞄系统结构、光学和电气可靠性,提出通过计算机仿真对稳瞄系统可靠性进行预计分析的方法。某舰载直升机稳瞄系统在96 h可靠性试验过程中出现故障2次，达到MTBF≤32 h的可能性指标要求。对系统可靠性提前进行预估并采取相应的设计措施，保证产品可靠性达到设计要求，提高设计质量，缩短研制周期。
稳瞄系统 可靠性 分析 故障模式 stabilized sight system reliability analysis failure mode
鉴于光电稳瞄系统的复杂性和科研开发的不可预见性，传统装调技术远不能满足产品科研设计发展的需求。着重分析探讨了光电稳瞄系统中各探测器光谱范围的差异性、光学平台结构的复杂性、光学轴系与回转轴系的一致性带来的精度难以实现的关键技术问题。通过多组自准直仪架设空间过渡基准，采用特定的大口径光轴调校装置，解决了光轴平行性调校问题。以调校光学轴系与机械回转系统的同步精度为出发点，确定了各部件之间的装配及装配误差的影响。通过设计的方位／俯仰天顶测量仪，解决了回转轴系正交性精度调校难题，实现了传统工艺方法和普通调校装置无法达到的设计指标和精度要求。
光电稳瞄系统 装调技术 光轴调校 stabilized electro-optical sight system integration technology optical-axes boresighting
瞄准线高精度稳定是机载光电稳瞄系统的主要指标和关键技术。根据四框架稳瞄系统的工作原理，以手动跟踪模式为主要研究对象，建立了稳瞄伺服控制系统模型。考虑到直升机扰动特点，对线扰动、角速率扰动、摩擦力矩、弹性力矩等各种扰动因素也建立相应的数学模型，同时在各种扰动因素作用下利用Matlab对机载高精度稳瞄系统的手动跟踪控制模式进行了仿真设计分析和理论研究，设计出适合的控制器。此模型在实际系统中获得验证，对稳瞄伺服控制系统的设计具有参考意义。
稳瞄系统 手动模式 建模 仿真 stabilized sighting system manual mode modeling simulation
