基于光电伺服系统的复合控制仿真分析

针对光电系统跟踪目标时,伺服分系统采用传统的反馈控制跟踪精度不足的问题, 从控制原理、建模及仿真等方面进行分析,提出采用复合控制的方式提高系统的跟踪精度。实际系统采用滤波预测技术,对合成后的目标位置进行滤波预测并预计出目标的角速度和角加速度。 本次仿真利用目标模型直接推导出目标角速度和角加速度,简化了仿真模型。通过仿真结果证明复合控制可以大幅度提高光电跟踪系统的跟踪精度。     

光电系统跟踪精度工程可实现性判断方法

阐述了一种简化的、可以通过数学解析求解的判断方法,用于判断光电系统跟踪精度的工程可实现性。本文的判断方法是一种必要性判断,利用跟踪系统闭环带宽的可实现性来评估系统跟踪精度的可实现性,充分性还依赖于其他条件,如电机的选取等。本文以切向匀速直线运动(变角加速度运动)目标为例分析目标的运动特性；以直流有刷力矩电机速度环位置环双闭环系统为例、以经典控制理论为基础,简化模型以分析求解跟踪所需带宽；最后对未简化的模型进行仿真,以验证简化模型的计算精度。     

光电跟踪转台伺服控制策略研究

针对高性能光电跟踪转台负载重、摩擦大、跟踪精度要求高等特点,提出了基于复合控制的伺服控制策略,速度环路设计了带有扰动观测器的线性二次最优反馈控制器,并在前向通道增加了零相位误差跟踪控制器(ZPETC),提高速度环的跟踪性能,位置环采用非线性PID反馈控制方式降低超调,提高稳态精度;将低速率的位置给定信息分别进行插值细分和滤波,通过高增益微分器和卡尔曼预测滤波,对转台速度和加速度进行预测和估计,进行前馈实现复合控制,实践证明,这种策略可以有效提高大加速度下的跟踪精度。     

多光路光电跟踪系统跟踪精度分析

以提高多光路光电跟踪系统的跟踪精度为目的,通过对常见误差因素的种类和影响程度分析,给出了误差的分类和合成计算方法。在理论分析的基础上,对工程实例的跟踪精度做了定量计算,给出了提高光电跟踪系统跟踪精度的建议和方法。     

基于复合控制的光电搜索跟踪转台控制系统设计与实现

高精度的控制系统是保证光电搜索跟踪系统实现目标稳定跟踪的关键因素之一.为提高光电搜索跟踪转台的响应速度及控制精度,在介绍系统总体功能的基础上,对控制系统进行建模,并设计了基于位置前馈与专家PID算法的复合控制策略,实际应用表明,该系统能对目标实现高精度的稳定跟踪,鲁棒性好,达到了预期的设计要求.     

车载光电系统跟踪精度的分析与提高

为提高车载光电系统作战性能,对系统跟踪精度的影响因素与误差源进行分析。进而根据误差的产生条件,对其进行分类与合成,推导出系统误差与随机误差的计算公式。并以某一光电系统为例分析计算,最后提出跟踪精度提高与补偿的方法。结果表明,该光电系统的方位系统误差为0.325 mrad,俯仰系统误差为0.283 mrad,随机误差为0.276 mrad,均小于0.5 mrad,满足技术指标要求。     

光电跟踪测量系统多传感器融合跟踪设计与实现

本文从多传感器结构设计、融合跟踪算法两方面,进行了光电跟踪测量系统多传感器融合跟踪的设计与实现方法研究。设计了一套集可见光测量、红外测量和激光测量为一体的光电跟踪测量系统,实现了适应不同环境背景下的单站定位测量功能。     

舰载光电跟踪系统跟踪误差源分析

根据目标信息在舰载条件下各个环节中的传递过程,分析光电跟踪系统跟踪性能各种影响因素,给出了主要的误差源.在考虑不同误差属性的基础上,给出了脱靶量测量误差在伺服控制系统中的传递方法.同时,给出伺服系统动态滞后误差、扰动力矩产生的跟踪误差,以及由于舰船运动对跟踪性能的影响.     

基于CPCIE的并行光电跟踪控制系统

光电跟踪系统作为外场中重要的目标观测与实时定位设备,有着不可忽视的作用。然而,随着目标机动性能的增加,对目标的实时响应就成了制约跟踪系统性能的关键。因此,采用更高性能的处理器和并行处理等手段来提高系统带宽、获得更好的实时性不失为一种好的方法。文章以PCIE总线为架构,以FPGA为协处理器实现数据的共享和分流,用两片DSP作为主要运算单元,搭建一个双路并行伺服控制系统,分别用来控制光电跟踪系统垂直轴和水平轴的两台伺服电机,替代以往的PCI总线架构和单片DSP同时控制垂直轴和水平轴电机的控制系统。采用上述结构不但大大提升了系统总线带宽,提高系统响应,还能克服单片DSP资源不足问题,更好地协调垂直轴和水平轴之间的相互配合。     

基于三自由度扰动模型的光电测量设备抗扰动系统

提出了一种基于三自由度扰动模型的测量船光电测量设备抗船摇扰动系统。利用坐标轴旋转的方法将目标的引导数据从大地坐标系转化为甲板坐标系,利用最小二乘法对测量船的姿态角数据进行处理获得测量船的船摇数据,建立了包括横摇、纵摇和艏摇在内的三自由度位置扰动模型和速度扰动模型,并利用前馈控制实现对船摇扰动的补偿。通过仿真得到了与理论分析一致的结果,证明基于三自由度扰动模型的前馈系统能有效提高光电测量设备的跟踪和捕获精度。     

分布式光电协同图像综合处理技术

分布式光电协同是提升单机光电载荷探测识别能力的有效途径。对采集的图像进行综合处理是协同应用的基础。多源图像超分辨率重建、多源图像信息融合和多视点图像拼接能够实现广域高分辨率成像,提升系统的探测识别能力,但对分布式光电系统实际能力的提升仍有待验证。因此搭建了分布式光电协同半实物仿真平台,讨论经综合处理后的图像性能。结果表明,可同时完成4路视频的图像拼接;融合后图像的各向同性局部对比度和感知对比度有所提升,且重建后图像的峰值信噪比提升了30.88%,在一定程度上可提升侦察效果。     

基于FPGA的精跟踪系统实验研究

精跟踪是星地光通信系统中的一项核心技术。设计了基于FPGA的宽带精跟踪系统,详细介绍了精跟踪子系统的各部分组成。系统以FPGA作为精跟踪的核心数据处理器,可完成并行、高速数据处理,跟踪控制算法采用自适应模糊PID算法,PID参数值可以实现在线实时动态调整。外场2.3km的实验表明,跟踪精度可达到3.2μrad,该系统具有良好的实用价值。     

基于前馈控制的舰载光电跟踪技术

目标快速运动及舰载平台姿态变化使得舰载光电跟踪系统形成较大的跟踪误差.为了减小该误差,提出了一种基于前馈控制的补偿方案.该方案利用坐标变换给出了由船摇和目标运动引起的跟踪扰动量,并通过滤波求取该扰动量的一阶导数,以此作为跟踪系统的前馈量加入系统中,达到对扰动进行补偿的效果.仿真结果显示,系统的跟踪精度提高了一个数量级.     

基于跟踪微分器的模型参考自适应控制

为了处理二阶系统模型参数的大范围不确定性,提出了基于跟踪微分器的模型参考自适应控制,利用两个非线性跟踪微分器分别得到系统输出的微分信号和误差的微分信号,同时抑制了高频噪声放大效应。根据被控对象的数学模型,自适应调节律能自动实时调节控制律中的参数。实验结果表明,当雷达伺服系统被控对象模型的参数在较大范围内变化时,该新型控制器有效补偿了二阶系统参数的不确定性,提高了伺服系统稳态和动态跟踪精度,保证了系统的全局渐近稳定。     

直流力矩电机在机载光电伺服系统中的应用研究

将永磁直流力矩电机引入机载光电伺服控制系统执行机构中可综合实现精度高,体积功耗小等伺服系统性能要求.在对采样电流信号滤波器截止频率的选取规则进行分析论证并给出选择建议的基础上,采用模拟PI电路实现电流闭环,使电流环理论开环特性变为一阶惯性环节,实际闭环截止频率达到1.2kHz.同时在提出一种简单易行的微分实现方法的基础上,将模糊控制引入速度环调节器;由模糊控制+经典零极点配置控制组成的复合控制器使机载光电伺服系统隔离度达到了0.536%,同时阶跃响应的超调为4%.     

Lorenz混沌系统的跟踪控制

设计合适的控制器，用跟踪控制法实现了Lorenz混沌系统对参考信号的追踪。受控系统既能稳定到相空间中某一点和周期信号，也能实现自同步和异结构同步，甚至能跟踪系统输出变量的函数。数值仿真还表明该方法的简单和有效性。     

基于模糊神经网络的石英加速度计的温度控制

提出了基于模糊神经网络的石英加速度计的温度控制系统.该系统包括模糊神经网络的温度控制软件设计和基于数字信号处理器和可编程逻辑器件(DSP+ FPGA)硬件开发平台的电路设计.模糊神经网络的反向学习过程采用离线学习方法在matlab7.0中进行;根据所设置的样本点对网络参数进行训练,然后把参数训练好的模糊控制程序写入温度控制单元DSP6713中,实现系统的温度控制.实验结果表明,该系统具有响应速度快,稳定性好,控制精度高等优点,其温度控制精度达到0.2℃,满足系统的实际应用要求.     

一种基于SiP技术的加速度计有源磁悬浮控制电路

加速度计是以加速度的观点来测量物体运动的传感器,它通过检测质量块的惯性力来测量载体的线加速度或角加速度。文中介绍的有源磁悬浮控制电路与陀螺浮子构成磁悬浮摆式积分陀螺加速度计,该加速度计具有量程大、测量精度高等优点。受整机系统内部装配空间的限制,在电路集成化产品的设计中,采用系统集成封装(SiP)技术设计与制作有源磁悬浮控制电路,减小电路产品的底面积和高度,适应整机系统对产品的装配和使用要求。同时详细介绍了基于SiP技术的电路设计方法,对HTCC工艺的SiP结构设计进行了阐述,并简述了HTCC工艺的SiP产品达到的技术性能和应用情况。