机载光电成像设备减振系统仿真及试验

一般的载机都存在宽频带、大幅值的随机振动，为保证设备安全及设备的成像质量，需要对设备加装减振系统。在对减振系统进行理论分析的基础上，针对光电成像设备的具体结构特点，结合载机的挂装空间位置要求，设计八点支撑的减振系统，对该减振系统进行仿真分析，并结合具体的设备进行试验测试。结果表明仿真分析和试验测试的谐振点频率值、最大振动传递率差异在2.5 %～4.5 %之内，且二者设备响应曲线走势基本一致，证明该减振系统的仿真分析方法是合理可行的。     

数字光电跟踪系统定位时的自激振荡及其抑制

由于某些非线性的影响,数字光电跟踪系统定位精度大大降低,因此相应的非线性补偿方法研究势在,必行.本文以数字化光电跟踪系统为研究对象,首先进行了电视跟踪定位时影响定位精度的等效间隙非线性分析,给出了两种主要非线性的理论表达式,即量化非线性和光电探测器滞后非线性,然后采用描述函数法对实测定位自激振荡进行了定量分析,最后确定了双极工作模式的PWM功率驱动器.在实际的数字化光电跟踪系统定位实验研究中,定位误差的最大峰-峰值小于22.23",表明双极PWM驱动器的零位振颤特性,对数字控制系统的自激振荡起到了很好的抑制作用.     

光电跟踪系统内模控制器的设计

针对光电跟踪系统,提出一种基于内模控制原理的新型位置控制器设计方法。内模控制是一种基于对象数学模型进行控制器设计的新型控制策略,其设计思路是将对象模型与实际对象相并联,控制器逼近模型的动态逆。该控制器设计方法简单,只有一个可调参数,而且可调参数直接与系统的动态特性和鲁棒性相关,与常规 PID 控制器相比,参数调整更加方便。由实验数据统计分析得出,系统的方位跟踪误差和高低跟踪误差的均方根分别为 0.4mrad 和 0.3mrad,表明该控制器能够提高系统的跟踪精度,从而为高性能光电跟踪系统提供了一种新的控制方法。     

直流电动机在高精度光电跟踪系统中的应用

高精度光电跟踪系统用以完成对模拟动态目标的准确跟踪 ,要求跟踪元件响应快、动态性能好、精度高 ,因此跟踪元件的性能直接影响系统的跟踪特性和精度。直流力矩电机的优点是调速性能好 ,启动转矩大。正是这一特点 ,在高精度光电跟踪系统中尝试使用直流力矩电机控制反射镜跟踪目标。高精度光电跟踪系统要求在一个较大的视场内实现对静态目标和动态目标的高精度快速跟踪。     

FTASMC在光电跟踪系统中的应用

针对存在多种扰动源的光电跟踪系统,提出有限时间自适应滑模复合控制(finite time adaptive sliding mode compound control,FTASMC)策略。首先,将各类扰动看做等效干扰,设计基于super-twisting的高阶滑模干扰补偿器对其进行快速的估计补偿;其次,为提高控制精度,提出一种新的双幂次自适应滑模控制（double power adaptive sliding mode controller,DASMC）策略,在控制器设计过程中,采用双幂次理论结合终端滑模控制理论设计一种新型滑模面,并通过设计一种新型自适应快速滑模趋近律,得到能够保证系统在有限时间内全局快速收敛的控制率。最后,使用Lyapunov理论及实验仿真证明所提出的控制策略有效。     

三轴光电跟踪系统的实时引导

三轴光电跟踪系统是地平式和X-Y式光电跟踪系统的有机组合,可以全方位跟踪空间运动目标,跟踪系统测量值与空间位置的多对一特性决定了跟踪策略的多样性和系统引导的复杂性,跟踪过程中对系统进行实时引导可以提高系统的跟踪精度及其可靠性。各种跟踪策略下三轴光电跟踪系统的引导过程包括:地平式的引导、X-Y式的引导、具视轴偏角的地平式引导、三轴光电跟踪系统的引导等。通过理论分析,给出了各种情况下的引导方法。     

视轴偏角对三轴光电跟踪系统跟踪过程的影响

地平式、X-Y式光电跟踪系统存在空间跟踪盲区。三轴光电跟踪系统通过跟踪方式切换可以解决空间跟踪盲区问题,但视轴偏角使得脱靶量到轴转动量的转换不同于常规地平式跟踪系统,同时使系统具有不可见区域。分析和仿真表明:视轴偏角较小时,脱靶量与轴驱动量的转换可用常规地平式跟踪系统中的方法近似,否则,需用不同的计算方法;在三轴跟踪系统退化成的地平式跟踪系统的天顶跟踪盲区外即可进行跟踪方式切换。     

数字化光电跟踪伺服系统定位极限环的抑制

数字光电跟踪系统定位时将产生自振荡,在相平面下可描述为极限环。自振荡对定位精度影响较大,因此必须对其进行抑制。针对实际的数字光电跟踪伺服系统,提出一种描述方法,即用等效间隙非线性来描述其定位时非线性特性,且该间隙主要由光电传感器的滞后效应和伺服系统的摩擦死区引起。理论分析表明,双极PWM功率放大器的零点振颤特性可以抑制伺服系统的定位极限环。实验也证明,通过软件补偿以及PWM驱动模式设计来改善光电跟踪系统定位精度是可行的,定位精度由1.77提高到了22.23,大大抑制了定位非线性特性。     

时滞光电跟踪系统鲁棒内模PID控制器设计

针对时滞光电跟踪提出了一种内模PID(IMC-PID)控制器设计与参数整定的解析方法.首先建立了系统的一阶时滞积分(FODI)模型,并用二阶加时滞(SOPDT)模型进行逼近,然后利用一阶Taylor表达式代替系统模型中的时滞项,导出了控制器参数的整定规则.特别是为了保证系统的鲁棒性,可以根据最大灵敏度解析计算内模PID控制器的可调参数λ_n.仿真结果表明,与常规方法相比,所提方法不仅提供了较好的设定值跟踪和扰动抑制特性,而且对于系统参数摄动具有更好的鲁棒性.另外,实验结果也证实了该方法能够提高系统跟踪性能和跟踪精度.     

光电跟踪系统非线性新息自适应卡尔曼滤波算法

为解决非线性部分状态卡尔曼滤波算法中由于线性化误差所导致的滤波精度下降问题,提出采用UT变换方法计算系统状态误差方差,及基于新息自适应调整系统噪声方差,进而构成一种新的非线性自适应部分状态卡尔曼滤波算法,并总结出详细算法结构.同时,将此方法应用到非线性测量光电跟踪系统中,并与U卡尔曼滤波和非线性部分状态卡尔曼滤波进行性...     

光电跟踪的非线性卡尔曼滤波算法

为得到最小方差意义下的光电跟踪目标的最优状态估计,提出将部分状态卡尔曼滤波和非线性系统的一阶线性化思想相结合,构成一种适用于非线性光电跟踪目标的卡尔曼滤波算法,并总结出详细算法结构.同时将此方法应用到非线性测量光电跟踪系统中,并与扩展卡尔曼滤波和U卡尔曼滤波进行性能对比.仿真实验结果证明,将部分状态卡尔曼滤波和非线性系统的一阶线性化思想相结合是有效可行的,而且其性能明显优于扩展卡尔曼滤波和U卡尔曼滤波.     

快速反射镜成象跟踪系统

从快速反射镜机械结构设计、３８０Ｈｚ高帧频成象探测器及数字控制系统三个方面系统地介绍了基于ＡＳＴ３８６计算机的快速反射镜成象跟踪系统。对提高反射镜机械结构谐振频率和高帧频图象实时处理速度及位置测量精度等问题给出了一些解决方法，并提出在数字控制系统中引入插值算法可虚拟地提高系统采样频率，增加系统带宽。最后给出了实验结果。     

一种用于电视跟踪的实时视频图像处理平台设计

在视频跟踪中,为了在有限的时间内实现大量的运算处理,需要采取一些提高运算速度的措施。介绍一种基于TMS320C6201高速DSP的实时视频图像处理硬件平台。实验证明,该平台在进行复杂算法和多目标提取方面比以前的DSP平台更容易满足实时性要求。     

焊缝激光跟踪图像处理中关键技术的研究

在焊缝激光跟踪实时图像处理中,采用卷积滤波和中值滤波相结合的方法,提高了中值滤 波能力和处理速度;采用Robert算子,较好地保留了激光光带的边缘;采用左右边界平均值来抽取激光带中心线简单易行;用斜率分析法来检测特征点方便可靠。该图像处理技术效果好能够满足跟踪系统的实时性要求。     

机载光电跟瞄平台伺服系统中电流环的设计与仿真

主要叙述了机载光电跟瞄平台伺服系统中电流环的组成并对电流调节器这一关键环节的设计进行了重点分析,在MATLAB的环境下对建好的电流环模型进行了仿真.     

电视跟踪系统中的实时视频图象分割技术

系统地介绍了一种基于平滑直方图来提取阈值的实时视频图象分割技术,利用自定义的评价函数,在平滑的基础上进行峰点、谷点的自动检测,输出阈值。实验表明该方法不仅算法简单、运算速度快,而且检测出来的阈值、峰点也较为准确。     

形心和匹配跟踪算法的改进

从数字图象处理方法着手介绍了一些有效的跟踪算法 ,分析了这些算法的优缺点 ,并根据工程应用的要求 ,对这些算法进行了改进 ,以满足工程要求。实验表明这些改进后的算法对复杂背景中目标的跟踪性能有较大提高。     

序列图象目标的一种特殊数字跟踪方法

介绍了在数，模检测相结合的电视跟踪器的一项关键技术－指寅区域的位置和大小的序列图象的实时捕获和处理，并以ＡＤＳＰ２１８１为核心实现了一实际的系统，分析了其中的关键硬件技术介绍了可编程器件ＥＰＬＤ在其中的应用，给出了实时采集处理的结果。     

用于地形匹配的快速光电图像识别器

构建了一个用于地形匹配的紧凑型快速光电图像识别器。系统的工作原理是利用空间移位编码方法，在非相干光相关器中一步完成灰阶图象绝对差度量处理，有效地实现图像的模式识别。光学处理的结果通过计算机的阈值分割方法来实现对目标的准确判断。系统基于非相干光相关器，不仅结构简单，并且对输入图像的尺度、旋转、位移及照度的畸变具有一定的不变性。对实时输入的图像具有每秒钟１３幅的识别速度，识别正确率大于９０％，对８°以内的旋转畸变、３０％以内的Ｇａｕｓｓ噪声干扰以及５０％以内的图像缺损具有相当好的容错能力。