基于采样控制理论的光电跟踪伺服系统内模控制研究

针对外部扰动对光电跟踪伺服系统精度的影响，对稳定回路提出了一种两自由度内模控制，将控制器的设计转化为标准的H∞优化问题，使得系统对模型误差及参数摄动具有较强的鲁棒性。采用jump变换、提升操作等采样控制系统的理论与方法来优化设计相应的鲁棒控制器，综合考虑了系统的多采样率行为及采样点间的动态特性。仿真结果表明了所设计的控制系统具有较高的指令跟踪精度及较强的扰动抑制性能。本文的研究为高精度光电跟踪伺服控制系统的设计提供了新方法。     

质量不平衡力矩对导引头伺服机构性能影响分析

摩擦力矩、导线干扰力矩和质量不平衡力矩等各种非线性因素会对导引头的性能产生严重影响,国内外学者对导引头摩擦力矩和导线干扰力矩做了大量分析,而对质量不平衡力矩研究甚少。为了研究导引头伺服机构质量不平衡力矩的传递机理及其对平台速度稳定性能的影响,以两框架导引头伺服机构为对象,利用欧拉角坐标变换方法和刚体绕动点转动的动量矩定理建立了完整的运动学和动力学模型。在此基础上,针对某导引头样机,首先分析了框架转动中心与导弹质心距离以及框架质心偏心距离对质量不平衡力矩的影响;然后分析了质量不平衡力矩对平台稳定回路性能的影响。结果表明:当框架转动中心与导弹质心距离和框架质心偏心距离较大时,质量不平衡力矩会严重影响平台的稳定性能,设计时必须重点考虑。     

基于可编程多轴控制器的三轴转台控制系统

基于可编程多轴控制器(PMAC)的三轴实验转台闭环控制系统由转台、PMAC、驱动器、执行器和检测装置等组成.倾角传感器测量载体的X、Y轴摇摆角度为位置环,光电编码器作速度环,转台搜索、跟踪由Z轴实现.转台水平稳定、方位轴搜索、跟踪等控制程序用PMAC语言编写.系统PID参数调整按先比例、后积分、再微分的顺序采用凑试法由小到大整定.     

无速度传感器的成像导引头位标器预定回路速度环设计

针对没有速度传感器的成像导引头位标器．从工程实际的角度出发，提出了一种位标器预定回路速度内环的设计方法。该方法以弹体姿态解算为基础，将弹体惯导信号与位标器陀螺信号融合，获取电机转动速度，闭合速度回路的方法。以某位标器原理样机为基础，对该方法进行了仿真分析。仿真结果表明：该方法正确、有效。具有一定工程价值。     

精密光路偏转及焦距调整机构的发展

介绍了压电陶瓷和音圈电机在精密光路偏转和焦距调整机构的原理和发展状况;分析了偏转与调焦机构的主要结构形式、驱动特点及其在精密偏转与调焦机构中的应用前景;指出了需要进一步开展研究的关键技术.     

双数字信号处理器光电跟踪伺服控制系统的设计

为解决光电跟踪伺服系统中的计算资源不足的问题.分析了光电跟踪伺服系统跟踪回路的结构,设计了基于双数字信号处理器的数字伺服控制硬件平台,以完成光电跟踪系统的通信、扰动隔离以及目标跟踪等功能,介绍了其硬件与软件实现方法;对各DSP任务进行了合理规划,以McBsP接口作为双DSP的数据交换接口,保证了通讯的实时性.以方位轴跟踪回路为例,构建了脱靶量预测滤波算法,实现了等效复合控制.     

光电跟踪系统捕获跟踪切换的平滑调节方法

光电跟踪系统中,通常需要应用多个控制器完成搜索、捕获和跟踪.在多控制器之间直接切换可能会产生大的瞬态误差,导致目标脱离视场.提出了基于单个实参数控制的系统频响特性对称调节方法,实现了捕获和跟踪控制的平滑转换;给出了对称调节器的标准形式,可通过频域上的转换得到实际的调节控制器.实验结果表明:采用单参数对称调节的捕获跟踪控制模式转换平滑、快速、瞬态响应快、超调量小.     

基于双DSP的导引头数字控制系统设计

分析了导引头伺服系统的结构及其预置、稳定、搜索和跟踪等回路的功能.设计了基于双DSP结构的导引头伺服系统控制器,以实现导引头的通信、扰动隔离以及目标跟踪等功能,介绍了其硬件与软件实现方法.分析了导引头伺服系统的扰动隔离与目标跟踪原理,并以方位轴稳定回路为例,提出了基于dSPACE半实物仿真系统的数字控制器设计方法.扰动隔离仿真与目标跟踪试验结果表明:所设计的导引头数字控制系统具有较高精度,基本满足导引头的扰动隔离与目标跟踪功能.     

载体运动对光电成像系统性能的影响分析

首先根据光电成像系统与目标的几何关系,分析了积分时间内载体运动在焦平面上产生的像移;然后从调制传递函数的角度分析了运动对成像系统性能的影响,最后分析了运动对光电成像系统分辨率的影响.结果表明:载体的角运动会严重影响光电成像系统性能,必须将积分时间内载体的角运动控制在探测器瞬时视场内.     

导引头伺服系统的输出多采样率变结构控制

针对弹体耦合干扰力矩,摩擦力矩及参数扰动对导引头伺服系统跟踪性能的影响,基于输出多采样和区域极点配置技术,研究了导引头伺服系统的输出多采样率变结构控制,给出了确定控制器参数的方法.所设计的控制器能保证闭环系统是有界稳定的,且无需利用系统的状态作为反馈而仅利用输出采样来设计控制器,因而无须伺服机构中安装测速单元,有效节省了机构的体积和重量,有较强的实用性且易于实现.仿真结果表明,所设计的控制器对弹体耦合干扰力矩及系统参数扰动有较强的鲁棒性,且具有较高的跟踪精度,因而在导引头伺服系统这类对体积和质量有严格限制的伺服系统中具有较好的应用前景.