动态陀螺传感器在光电跟踪设备视轴稳定系统设计中的应用

姿态测量系统的精度是影响动基座光电跟踪设备的视轴稳定度的主要因素,介绍了SMC-108动态陀螺传感器的工作原理和使用方法,以及基于该动态陀螺传感器测量姿态的光电跟踪系统设备视轴稳定系统的设计与试验.     

反射镜光电平台视轴稳定技术研究

针对不同类型反射镜平台视轴运动多样性的特点,从基本的反射镜视轴运动学关系出发,采用基于虚拟整体稳定平台的视轴重建方法对反射镜平台视轴惯性角速度进行数学重建。同时,深入分析了常见的典型单反射镜平台、特殊配置单反射镜平台、极坐标多反射镜平台以及直角坐标多反射镜平台的视轴运动学关系和视轴稳定控制技术。基于典型单反射镜平台俯仰轴视轴稳定控制的数值仿真结果表明,采用虚拟整体稳定平台方法的视轴稳定控制技术用于反射镜视轴稳定控制是可行的。     

星载光电跟踪关键技术研究

介绍了星载光电跟踪平台的组成与工作原理,对跟踪关键技术进行了研究.分析了星载光电成像跟踪传感器应用技术,给出了星载平台复合轴跟踪系统的两种设计方法,并提出利用激光成像目标反演技术进行目标识别,为星载光电跟踪平台的设计提供参考.     

基于坐标变换的视轴稳瞄算法

介绍了车载稳瞄系统的结构组成与工作原理,对如何消除惯性导航设备和转台之间的安装误差进行了分析,针对两轴伺服转台提出了基于坐标正变换和逆变换的2种视轴稳瞄算法,并给出了对应的控制方案,通过实际系统的成功应用验证了算法的准确性.     

气流扰动下光电系统高精度稳像控制方法

气流随机冲击引起的姿态扰动是飞行器光电系统的主要扰动源,在系统自身转轴摩擦和质量不平衡等因素的作用下,严重影响了光电系统视轴稳定性。为了有效抑制扰动力矩的影响,建立了外俯仰、内方位两轴光电系统动力学模型,给出了扰动因素和运动耦合综合作用下的扰动传递关系。根据系统动力学模型,提出了扩展卡尔曼滤波扰动力矩估计方法,并构建扰动力矩前馈控制回路,实现了对扰动力矩的实时补偿,大大提高了光电系统的稳像控制精度。利用飞行模拟转台对某两轴光电系统进行了半实物仿真实验,结果表明:在幅值为1、频率为2 Hz的载体扰动条件下,采用前馈补偿方法系统俯仰和方位框架的视轴稳定精度均方根值分别达到0.026 4 mrad和0.029 0 mrad,相比扰动观测器控制方法分别提高了64.1%和69.6%。     

基于自抗扰控制的无人机光电载荷视轴稳定技术

无人机系统重要的侦察设备是光电载荷。为了使光电载荷获得清晰的图像,提出了新的控制策略,以抑制视轴的扰动。首先,以两轴两框架光电载荷为研究对象,分析了其结构和工作原理;然后,分析了影响视轴稳定精度的扰动因素并将其分类;接着,提出了双速度环控制策略,设计了自抗扰稳定控制器;实验研究表明,采用该视轴稳定技术的光电载荷,其扰动抑制的效果能够达到技术指标要求。     

基于速度位置双闭环控制的视轴稳定系统设计

视轴稳定伺服系统用于隔离振动或冲击对摄像系统成像的影响。系统由航向和俯仰框架组成,速度传感器、角位置传感器、航向电机、俯仰电机、主控制器构成了速度、位置双闭环稳定控制系统。利用位置环调节来保证系统准确性的基础上加入速度环调节来提高系统响应速度,使系统的响应时间小于50 ms,过渡时间小于200ms。     

光电成像系统高精度稳像平台控制系统设计

针对光电稳像系统快速隔离扰动、稳定视轴的要求,设计了以挠性速率陀螺为核心的两轴陀螺稳定平台。结合某陀螺稳像平台设计过程,采用多环路从属控制结构,使位置环、速度环、电流环顺序依次投入运行,以快速的内环路有效抑制干扰,而主环路仍以窄带宽保证跟踪精度,达到了良好的控制性能,满足了高精度光电跟踪系统对陀螺稳定平台快速性和稳定性的要求。     

三轴加速度计在水下结构振动测试中的应用

采用基于MEMS技术的ADXL330三轴加速度计芯片,设计了适合水下结构振动测试的加速度传感器,并应用于某输水管线闸门振动监测系统中.分析了ADXL330结构、原理和标定方法.根据水下结构振动测试特点和要求,设计了应用电路、防水结构以及振动测试系统.现场应用表明,采用该芯片设计的三轴加速度传感器能够满足水下结构振动监测的需要,具有低成本、高精度、易安装和安全可靠等特点.     

光电平台惯性稳定系统的自适应动态摩擦补偿

机载光电平台能够实时获取侦察测量信息,通过设计惯性稳定系统隔离载体运动以减小光学传感器视轴的抖动。对于采用整体稳定方式的光电平台,环架轴系间的摩擦是影响视轴稳定精度的主要扰动因素。考虑摩擦力矩由LuGre动态摩擦模型描述,针对动态摩擦参数和系统负载特性未知的情况,为惯性稳定回路设计了一种模型参考自适应摩擦补偿控制器。通过类李雅普诺夫分析证明了闭环系统跟踪误差的渐近收敛性。仿真结果显示,相比采用传统的比例积分惯性稳定控制器,光电平台系统的稳定精度得到显著提升。     

捷联图像导引系统传感器稳像方法

以消除捷联图像导引系统视频抖动为出发点,深入研究了捷联图像导引系统传感器稳像方法.通过分析惯性坐标系与弹体坐标系之间的转换关系,推导出了弹体姿态变化与探测器成像平面上像素点坐标变化之间的映射关系,利用该映射关系并结合陀螺提供的弹体实时姿态信息建立起当前帧中像素点坐标在抖动前后的对应关系,再通过数字图像处理中常用的重采样技术和插值技术实现对当前帧的运动补偿,完成了传感器实时稳像方案的设计.实验结果表明,该稳像方法具有很好的实时性和较高的稳像精度.     

舰载光电跟踪系统红外自动捕获技术

针对舰载光电跟踪系统动基座跟踪和复杂海面背景的实际特点,提出了一种基于数学稳像平台的视轴稳定技术.利用捷联式惯性导航系统和控制单杆的在线干预,在红外捕获跟踪器无脱靶量输出时,即可实现视轴动态瞄准的角度无静差控制.通过基于先验知识的目标捕获区域规划的方法避免了工作时复杂海面背景干扰带来的误捕获,提高了动基座条件下的目标自...     

半捷联稳定在工程应用中的关键技术

由于半捷联稳定技术在具体工程实施中,受到系统带宽有限、弹体及光机结构刚度不足、存在各种机械/电气干扰等多种因素的影响,难以实现较高的视轴稳定精度,提出了一种半捷联视轴稳定的数学模型,并深入探讨了工程实施中的难点及其克服途径,特别是对α-β滤波器的使用及其延迟补偿进行了分析,仿真结果显示,在加入滤波器和补偿环节后,系统的稳定精度提高了76%左右。最后,在原型样机上进行了实验研究,试验结果表明:在典型弹体扰动条件下,半捷联稳定方式能够有效的隔离载体扰动,达到传统常平架式稳定平台的稳定精度,具有较强的工程实用性。     

基于FBG震动传感器的边境安防系统研究

周界安防系统是重要区域和设施的第一道防线, 高性能的安防技术可以消除或减少外 部的威胁。基于窄带光纤光栅波长选择反射原理,设计了一种高灵敏度的光纤光栅震动传 感器并利用相位载波调制解调技术实现对传感器震动信号高精度实时解调。震动传感器通过 地埋的布设方式,利用光纤光栅震动传感器波分、空分、时分的复用技术,实现在较长的光 纤布设长度内对突发事件进行远程和实时监控。进行了野外试验,试验证明,通过合理算法 分析传感器时变信号的能量谱和峭度等参数该系统可准确的识别70 m 内人员走动和200 m内车辆行驶。该系统可广泛应用于边境线、机场 、核场所等重要区域的周界安防中。     

机载陀螺稳定平台控制算法

在介绍陀螺稳定平台基本构型和惯性稳定隔离原理的基础上,简要分析了影响陀螺稳定平台稳定精度的因素,并对稳定控制回路进行了分析建模,分析了经典PID控制算法存在的不足,针对经典PID控制算法存在的缺点和不足,提出了基于RBF神经网络辩识的模型参考白适应控制算法.仿真结果表明,改进后的算法克服了经典PID算法存在的不足,能够...     

光纤布拉格光栅振动传感器研究

随着光纤光栅传感技术研究的不断深入和振动测试技术发展需求的不断增大,关于光纤光栅振动传感器的研究工作迅速展开。介绍了基于光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating, FBG)的振动传感器的原理,然后就不同的结构类型对近几年的FBG振动传感器研究进行了归纳,并着重对悬臂梁式和膜片式结构进行了总结。阐述了同种结构类型的不同光纤光栅封装方式的优缺点,分析了现阶段所使用的FBG振动传感器,并提出了影响其性能优化的四点因素。最后对FBG振动传感器的发展作了进一步展望。     

基于隧道效应的纳米级振动传感器的研究

从研究STM仪器对振动的敏感性出发，对基于隧道效应的纳米振动传感器的理论、技术及实现方法进行了初步的研究和探索，研制了具有压电陶瓷结构的传感器样机模型，并进行了振动检测试验。结果表明，基于隧道效应的测振传感器具有很高的灵敏度、良好的频率特性和与STM仪器一致的振动响应特性。