学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

机载CCD图像消旋控制技术研究

作　者: 王霆
导　师: 葛文奇
学　校: 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 图像旋转补偿消旋控制系统改进型内模控制
分类号: V243
类　型: 博士论文
年　份: 2005年
下　载: 535次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

机载光电平台的稳定跟踪技术日趋成熟,使得机载电视设备的稳定跟踪性能不断提高。由于光电平台框架在跟踪中的运动,使得稳定的图像又叠加了额外的旋转,给飞行员观察带来不便,所以对CCD 图像旋转的补偿控制技术(在此称为CCD 图像消旋控制技术)成为一项必要的研究内容。本文首先阐述了机载摄像系统图像旋转的机理,并对消旋角进行了解算;说明了对其进行图像补偿的必要性;通过分析三种不同的消旋方案,选择了适合机载CCD 图像消旋的物理方法。根据系统性能指标,通过对系统存在的摩擦力矩和导线束干扰扭矩的测量分析,确定了克服摩擦力矩和导线束扭矩干扰的影响是本消旋系统改善消旋性能要解决的首要问题。并针对这一问题,以经典频域理论为基础,在保证系统的稳定性和响应速度可实现的前提下,在速度环采用二阶校正,使速度环开环增益达到较高的水平;在位置环采用了非线性分段模糊控制和经典滞后-超前控制相结合的多模控制方法,同时利用输入信息,采用速度前馈控制方法,使系统达到了一定的消旋精度。针对利用经典控制理论设计的消旋控制系统性能不稳定,消旋精度不够高的问题,分析带来问题的原因是,系统中存在的摩擦力矩尤其是导线束干扰力矩较大,经典控制方法不足以对系统中存在摩擦力矩和导线束干扰扭矩进行充分的抑制,同时对于系统运行中由于摩擦等原因造成机身温度变化等不确定因素带来的模型不确定性没有足够的鲁棒性。为了解决此问题,提出了改进型内模控制方法,并进行了仿真试验研究,仿真结果表明,改进型内模控制方法能简单有效的解决上述问题,十分适合工程应用。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-19
  1.1 机载CCD 图像旋转量的产生  8-9
  1.2 消旋方式概述  9-12
    1.2.1 机载图像消旋的三种方案  9-11
    1.2.2 机载CCD 图像消旋的方案选择  11-12
  1.3 关于提高系统静、动态品质技术概述  12-16
  1.4 系统所采用控制理论与方法的探讨  16-18
  1.5 本文主要研究内容  18-19
第二章机载CCD 图像消旋原理  19-29
  2.1 消旋正向标准的确定  19-20
  2.2 消旋角与载机及跟踪系统结构的关系  20
  2.3 利用坐标变换的方法推导消旋角  20-27
  2.4 误差传递计算  27-28
  2.5 具体计算实例  28
  2.6 本章小节  28-29
第三章消旋控制系统结构  29-39
  3.1 核心控制器的选择  29
  3.2 测角元件的选择  29-34
  3.3 驱动电机的选择  34-37
  3.4 电机驱动电路  37-38
  3.5 本章小结  38-39
第四章消旋控制系统经典控制算法实现  39-52
  4.1 消旋控制系统数学模型分析  39-43
  4.2 速度回路的频域设计  43-48
  4.3 位置回路频域校正方法  48-51
  4.4 本章小结  51-52
第五章 IMC 理论在消旋控制系统中的仿真应用研究  52-71
  5.1 经典频域控制系统存在的不足和内模控制的引入  52-53
  5.2 IMC 与SMITH 预估器的比较  53-54
  5.3 IMC 与常规调节器的比较  54-55
  5.4 IMC 的三个基本特征  55
  5.5 IMC 模式的改进  55-59
  5.6 改进型IMC 模式在消旋控制系统中的应用  59-70
  5.7 本章小结  70-71
第六章实验及误差分析  71-86
  6.1 控制系统软件设计  71-78
  6.2 控制系统实验结果  78-84
  6.3 误差分析  84-85
  6.4 本章小结  85-86
第七章结论与讨论  86-88
附图  88-91
图表索引  91-93
参考文献  93-98
致谢  98-99
简历  99-100
作者在攻读博士期间发表的文章  100

机载CCD图像消旋控制技术研究

内容摘要

全文目录

相似论文