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船载光电平台伺服稳像方法设计及实现

作　者: 徐贤玉
导　师: 张俊举
学　校: 南京理工大学
专　业: 光学工程
关键词: 光电平台 TMS320F2812 PID 伺服稳像
分类号: TP212
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

近年来,随着各种性能优异的高精度图像传感器的问世与普及应用,光电平台作为各传感器的封装设备及载体,在监控、跟踪、侦察领域取得广泛应用。但由于承载光电平台的载体受到外界扰动时,会导致图像传感器成像的模糊不清,无法满足一些成像要求较高的场合。因此,光电平台的稳像已经成为一个热门研究课题。本文旨在针对船载光电平台研究一套伺服稳像系统。本文首先介绍了稳像技术及其发展现状,并进行了船载光电平台的稳像技术方案论证,然后在此基础之上完成了船载光电平台伺服稳像系统的总体设计。紧接着,设计了基于TMS320F2812的系统硬件控制电路原理图,并在原理图的基础上完成了系统控制PCB的绘制与调试；同时还研究了伺服稳像PID控制算法,并对传统PID进行改进后展开了Matlab仿真,验证改进PID控制算法的伺服控制特性,然后结合系统硬件以及改进PID控制算法进行了系统伺服稳像控制软件部分的设计；最后进行了整个系统的调试和实验分析,完成船载光电平台的伺服稳像功能。本系统采用机械式稳像技术,以TMS320F2812为伺服稳像控制核心,进行船载光电平台的速度环、位置环双闭环伺服稳像控制。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-7
1 绪论  7-14
  1.1 稳像技术概述  7-10
    1.1.1 光学稳像技术  7-8
    1.1.2 电子稳像技术  8
    1.1.3 机械式稳像技术  8-10
  1.2 国内外稳像技术发展慨况  10-12
  1.3 课题背景及研究意义  12-13
  1.4 本文主要研究内容  13-14
2 船载光电平台伺服稳像系统总体设计  14-23
  2.1 系统总体设计  14-15
  2.2 系统机械结构分析与设计  15-17
  2.3 陀螺的选型分析  17-19
  2.4 电机的选型分析  19-20
  2.5 系统中心控制电路的总体设计  20-22
    2.5.1 中心控制器的选型分析  20-21
    2.5.2 中心控制电路设计  21-22
  2.6 本章小结  22-23
3 船载光电平台伺服稳像系统硬件电路设计  23-32
  3.1 扩展串口电路模块设计  23-25
  3.2 电机驱动模块设计  25-26
  3.3 外围电路设计  26-29
  3.4 中心控制系统PCB设计  29-31
  3.5 本章小结  31-32
4 船载光电平台伺服稳像系统算法软件设计  32-53
  4.1 系统稳像算法分析与研究  32-42
    4.1.1 PID控制器的简介  32-33
    4.1.2 系统稳像算法研究  33-42
  4.2 伺服稳像系统控制软件总体框架设计  42-43
  4.3 陀螺系统数据的采集与解算  43-46
    4.3.1 陀螺系统数据的串口采集  43-45
    4.3.2 陀螺系统数据包的解算  45-46
  4.4 直流电机的调速配置  46-48
  4.5 船载光电平台的伺服功能设计  48-49
  4.6 船载光电平台的双闭环稳像控制设计  49-52
  4.7 本章小结  52-53
5 系统调试与实验结果分析  53-61
  5.1 系统调试  53-56
    5.1.1 硬件调试  53-54
    5.1.2 软件调试  54-56
  5.2 系统稳像结果及分析  56-59
  5.3 实验误差分析  59-60
  5.4 本章小结  60-61
6 结束语  61-63
  6.1 本文内容总结  61-62
  6.2 后续工作展望  62-63
致谢  63-64
参考文献  64-66

船载光电平台伺服稳像方法设计及实现

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