学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

车载光电平台稳定系统设计研究

作　者: 田艳红
导　师: 朱齐丹；吕焕杰
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 控制工程
关键词: 伺服系统视轴稳定稳定平台隔离角运动
分类号: TH703
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 372次
引　用: 2次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着光电监视、跟踪、侦察系统在军事上的广泛应用,系统的要求不断提高,对光学图像的稳定要求也日趋严格。光电仪器安装在稳定平台上,通过陀螺稳定平台隔离载机的振动,获得相对惯性空间稳定的平台,并且在控制指令的驱动下,实现光电载荷对目标的搜索、捕获、跟踪和定位。因此车载陀螺稳定平台实现两大功能:一是空间稳定,二是能够跟踪目标。本文首先概述了国内外光电平台的结构和视轴稳定方法以及光电平台的发展概况,给出了常用的稳定与跟踪控制方法:进而从理论上分析了两轴光电稳定平台隔离载体角运动的原理,对稳定平台控制系统主要环节力矩电机及平台负载、陀螺仪、PWM信号产生与功率放大电路、低通滤波器进行了建模,并建立了控制系统的数学模型并利用Matlab进行了仿真,从而为伺服系统的设计提供了理论依据。接着对稳定平台进行了方案设计,包括稳定平台结构设计,为抗飓风和减小风阻,将伺服转台的跟踪头设计成球形,固定基座为保证稳定、平实、风阻小,拟采用多根圆柱支撑型的结构,考虑到探测设备要在长期外露环境下工作,稳定平台的跟踪头和俯仰轴系与方位轴均需严格密封,且表面涂防锈漆。稳定平台伺服系统设计首先依据系统的威力(作用距离)指标对探测器进行了选型并对所选探测器进行了威力(作用距离)论证,接着通过对动力谐陀螺、光纤陀螺、液浮陀螺的性能指标的比较,最终选择光纤陀螺作为速度闭环反馈传感器,通过CAD仿真得出转动惯量,利用系统性能指标中所要求的最大速度、加速度计算出转动力矩来选择电机。针对系统中红外和电视脱靶量具有较大延迟的问题,得出延迟越大,系统可实现的开环截止频率越小,跟踪精度越低的结论。为提高跟踪精度,克服延迟的影响,采用了卡尔曼滤波的预测滤波技术。卡尔曼滤波的预测滤波技术不但提供能提供跟踪目标准确的位置、速度、加速度等信息,而且利用预测外推,可以使跟踪系统提前预知目标的位置移动,以保持跟踪的稳定性和连续性。此外,利用预测滤波得到的高精度的数据,当进行跟踪方式切换时,只是切换数据源,不会引起伺服系统的抖动,改善多种跟踪手段的切换。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-11
第1章绪论  11-18
  1.1 课题的背景及意义  11-14
  1.2 国内外发展情况  14-17
  1.3 本文的主要工作  17-18
第2章稳定平台系统方案设计  18-32
  2.1 稳定平台结构设计  18-20
  2.2 稳定平台伺服系统设计  20-27
    2.2.1 主要传感器选型  20-24
      2.2.1.1 陀螺  20-22
      2.2.1.2 电机  22-24
    2.2.2 伺服系统设计  24-27
  2.3 系统探测器选型和探测器威力论证  27-31
    2.3.1 系统性能指标  27
    2.3.2 传感器选型  27-28
    2.3.3 探测器威力论证  28-31
  2.4 本章小结  31-32
第3章控制系统建模  32-40
  3.1 两轴平台隔离角运动模型  32-36
  3.2 力矩电机及平台负载模型  36-38
  3.3 陀螺仪模型  38
  3.4 PWM信号产生与功率放大电路模型  38-39
  3.5 低通滤波器模型  39
  3.6 本章小结  39-40
第4章控制系统设计  40-54
  4.1 稳定平台中采用的控制策略  41-42
  4.2 控制系统稳定方案研究  42-45
    4.2.1 动力陀螺稳定方案  43
    4.2.2 积分陀螺稳定方案  43
    4.2.3 导弹陀螺稳定方案  43
    4.2.4 速率陀螺稳定方案  43-45
  4.3 控制系统设计  45-53
    4.3.1 控制系统方案  45-46
    4.3.2 控制器设计  46-49
    4.3.3 动态误差分配  49-50
    4.3.4 系统仿真  50-53
  4.4 本章小结  53-54
第5章卡尔曼预测滤波技术的应用  54-68
  5.1 预测滤波技术简介  54-56
    5.1.1 预测滤波历史  54-55
    5.1.2 预测滤波方法  55
    5.1.3 有限记忆最小平方滤波  55
    5.1.4 α—β—γ滤波  55-56
  5.2 基于卡尔曼滤波的跟踪系统设计  56-60
  5.3 光电跟踪系统卡尔曼滤波实现  60-67
  5.4 本章小结  67-68
结论  68-69
参考文献  69-73
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  73-74
致谢  74-75
个人简历  75

车载光电平台稳定系统设计研究

内容摘要

全文目录

相似论文