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小型望远镜防抖系统的设计与工程实现

作 者: 蔡灿
导 师: 陈兴林
学 校: 哈尔滨工业大学
专 业: 控制科学与工程
关键词: 望远镜 光学防抖 不确定性补偿 鲁棒控制
分类号: TH743
类 型: 硕士论文
年 份: 2008年
下 载: 113次
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内容摘要


防抖技术处于迅速的发展中,图像的稳定问题成为当前国际上光学工作者关注的科研问题。由于望远镜的特点,图像稳定主要依靠光学防抖装置,即在望远镜中加入一组可以运动的镜片,来补偿抖动所造成的光线偏移,类似的光学防抖方法在数码相机上已经有了成功应用的先例。本文针对小型光学望远镜,设计一种体积小巧,耗电低,具有良好防抖效果的影像稳定系统。论文首先介绍了图像稳定的理论基础、防抖技术的发展、各类防抖技术的基本原理及特性,分析望远镜运动与图像运动的关系,并概述了光学防抖的基本原理,在此基础上设计了光学防抖系统的整体方案,并设计了镜片框架结构和其驱动装置。根据整体方案设计了系统的硬件电路,并且满足了低功耗和小尺寸的要求;系统的软件采用模块化设计,执行逻辑功能和控制算法,实现了防抖系统的功能。对于镜片位移控制系统,建立了其数学模型,分析了驱动器电路和参数不确定性对模型的影响,给出了模型的不确定项模有界形式。然后研究了防抖系统的控制方法,在分析了抖动信号频率的基础上设计了PID型控制器和不确定项补偿鲁棒控制器,并进行了仿真分析。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 绪论  8-15
  1.1 课题来源  8
  1.2 防抖概况  8-14
    1.2.1 防抖的概念和防抖技术的必要性  8-9
    1.2.2 防抖技术的种类  9-11
    1.2.3 防抖技术在民用领域的发展及应用现状  11-14
  1.3 本文主要研究内容  14
  1.4 本章小结  14-15
第2章 防抖系统方案设计  15-28
  2.1 引言  15
  2.2 望远镜基本原理  15-17
  2.3 光学防抖及防抖补偿量计算  17-23
    2.3.1 望远镜运动与图像运动  17-20
    2.3.2 光学防抖设计  20-21
    2.3.3 镜片运动补偿量近似计算  21-23
  2.4 光学防抖系统设计  23-27
    2.4.1 系统总体方案设计  23-24
    2.4.2 镜片框架结构及驱动装置设计  24-27
  2.5 本章小结  27-28
第3章 防抖系统的硬件及软件设计  28-45
  3.1 防抖系统硬件电路设计  28-39
    3.1.1 微控制器电路  29-32
    3.1.2 陀螺仪和位移传感器电路  32-34
    3.1.3 驱动电路  34-38
    3.1.4 电源模块电路  38-39
  3.2 软件设计  39-44
    3.2.1 程序主体  40-41
    3.2.2 系统初始化  41-43
    3.2.3 TIMER_A中断服务程序  43-44
  3.3 本章小结  44-45
第4章 控制系统建模及分析  45-50
  4.1 镜片驱动装置的模型  45-47
  4.2 线性驱动电路对模型的影响  47-48
  4.3 具有不确定性的系统模型  48-49
  4.4 本章小结  49-50
第5章 防抖系统控制方法研究  50-60
  5.1 防抖控制系统的传统设计方法  50-53
    5.1.1 抖动信号的频率分析  50-51
    5.1.2 PID 型控制系统设计  51-53
  5.2 防抖系统的鲁棒控制  53-57
  5.3 仿真结果  57-59
  5.4 本章小结  59-60
结论  60-61
参考文献  61-64
攻读学位期间发表的学术论文  64-66
致谢  66

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 仪器、仪表 > 光学仪器 > 望远镜
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