舰载激光武器复合轴跟踪控制系统仿真分析

激光武器毁伤目标的特殊机理使其对光电系统跟踪精度提出了更高的要求,针对此问题本文提出复合轴控制技术。通过对舰载跟踪控制技术的分析,在传统跟踪系统的基础上设计了复合轴跟踪系统的控制模型,并进行了MATLAB 仿真验证。仿真显示复合轴控制技术使系统跟踪精度由传统跟踪系统的0.4 mrad提高到4 μrad以内。     

舰载激光武器发展进展与思考

激光武器利用高能激光的强大能量对目标进行毁伤,在防空反导领域具有较大优势。论文分析了激光武器在舰载平台上的使用特点,结合近年来外军舰载激光武器技术的发展动态,对舰载激光武器性能特点、任务使命及发展趋势等进行了研究梳理。     

舰载雷达稳定平台复合控制

讨论了控制系统的稳态误差和误差系数，以及减小稳态误差的方法。分析了舰载雷达稳定平台控制系统的稳态误差和减小稳态误差采用的前馈控制。给出了工程中实现前馈控制信号的两种方法。     

舰载雷达稳定平台系统

本文叙述一种舰载雷达的稳定平台系统。在该系统跟随正弦信号时,根据误差级数理论,对系统的稳态误差的计算进行了推导和分析,并给出一些有用的结果。     

舰载雷达稳定平台的结构概况

介绍了舰载雷达稳定平台常用驱动系统的传动形式，分析、比较了稳定平台各种结构的传动特点，提出了选择稳定平台纵、横摇驱动系统时应注意的一些问题。     

舰载雷达稳定平台模型参考自适应控制

针对电液式雷达稳定平台存在的大惯性负载、本质非线性和参数时变等问题,设计了稳定平台的模型参考自适应控制系统(MRACS),并根据它在工程实现时存在的加速度信号不可测、饱和非线性、状态变量变化范围不一致等问题,相应地给出了压力反馈自适应算法,并采用了自适应机构锁存技术和状态变量比例因子归一化技术。仿真结果表明,设计的MRACS能有效地完成载荷的动态补偿,具有较强的负载适应能力和抗干扰能力。     

舰载摄像稳定平台的结构设计

舰载摄像稳定平台为舰艇在高速及恶劣海况下摄像侦察提供了基础条件。介绍了舰载摄像稳定平台的结构形式,并阐述了其结构特点,论述了舰载摄像稳定平台的驱动方式及电机的选择。     

基于内模原理的舰载雷达稳定平台控制研究

舰载雷达稳定平台具有两个自由度,分别用于补偿舰体的纵横摇角度,同时还要克服摇摆运动导致的惯性力矩。此外,负载惯量随天线转动而变化。舰船的摇摆运动可以看作由若干正弦信号叠加而成。针对一类已知频率信息的摇摆运动,设计了基于内模原理的控制律。仿真结果表明,该控制律补偿舰体耦合扰动效果明显,系统稳态跟踪误差指数收敛至原点,且对摇摆运动的振幅、相位和负载转动惯量具有较强的鲁棒性。     

机载激光武器跟踪瞄准精度、误差源及控制分析

对机载激光武器跟踪瞄准精度要求进行了分析, 给出了复合轴的控制结构, 具体分析了跟踪瞄准的误差源, 采用Matlab/Simulink对复合轴伺服系统进行仿真研究。仿真结果表明, 系统动态性能良好, 跟踪精度和扰动抑制具有较好的效果, 复合轴伺服系统在机载激光武器跟踪瞄准系统中是一种十分有效的控制结构。     

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。     

基于PQ法的惯性/光机复合指向控制方法

为了进一步提升机动平台的遥感侦查能力,在惯性稳定平台的基础上,结合光电探测信息通路中的快速反射镜,构成惯性/光机复合指向系统,借助快返镜的快速运动补偿惯性稳定回路的伺服误差,可有效提高探测光轴的稳定精度与指向跟踪的机动性能。将惯性稳定回路与快反镜控制回路转化为平行的双入单出系统,针对两者作用频带与作动范围的差异,提出一种惯性/光机复合指向控制方法,解决系统中惯性稳定机架指向与快反镜指向叠加的稳定性匹配和频带分解问题,从而提升光轴的稳定精度和机动性能。仿真结果表明:加入了快反镜的惯性稳定平台的误差有显著减小,其跟踪误差量从0.018减小到0.005以内,验证了控制器设计的有效性。     

压电倾斜镜精密跟踪控制技术研究现状与发展

研究了广泛用于空间激光通信、自适应光学、目标捕获跟踪等领域的压电倾斜镜光束跟踪控制技术。考虑到压电倾斜镜光束控制系统易出现跟踪精度不高、闭环带宽有限,甚至不稳定等问题,亟需对控制系统跟踪精度和动态响应性能等方面进一步研究和探索。首先介绍了国内、外压电倾斜镜的研制及其控制系统的构成,然后综合讨论了迟滞、谐振、其他干扰等限制压电倾斜镜跟踪性能提高的关键因素,并对各种方法进行了分析和比较。研究表明,目前多数研究结果只实现了部分性能的提高,缺乏对存在问题的系统性研究,尚难以在较宽的频带内实现压电倾斜镜(PFSM)高精度稳定控制。该文指出,采用系统化建模和现代智能控制算法是进一步提高压电倾斜镜控制系统综合性能的发展方向。     

应用于快速倾斜镜的压电陶瓷驱动电源

压电陶瓷致动器具有体积小、推力大、高频响和分辨率高等特点,广泛应用于精密制造、光学仪器、振动控制等领域。为提高压电陶瓷型快速倾斜镜的控制精度和稳定性,根据压电陶瓷致动器对其驱动电源的要求,设计了一种基于高压运算放大器PA96的驱动电源。介绍了该电源电路的基本原理,并对放大器的外围电路进行了稳定性设计。最后通过实验测试表明,该电源线性度大于99%、静态纹波小于10mV、动态性能稳定,能够达到自适应光学系统中快速倾斜镜的控制要求。     

适用于FSM系统的菱形微位移放大机构设计

为了增加压电陶瓷驱动快速反射镜的偏摆范围,对菱形微位移放大机构进行了研究设计。首先介绍了菱形结构的放大原理并利用变形能法分析了影响菱形结构性能的关键参数,然后建立了快速反射镜系统要求与菱形结构设计要求之间的联系,并根据自行设计的快速反射镜系统选择了菱形结构的关键参数,最后通过有限元仿真对菱形结构和快速反射镜系统进行了模态分析并对快速反射镜的偏摆范围进行了实验测试。仿真与实验结果表明,快速反射镜的偏摆范围大于6',低阶谐振频率约为400 Hz,满足了快速反射镜的系统要求。文中研究得出,菱形结构的位移放大倍率与最大驱动力是此消彼长的两个性能,可以通过合理调整菱形长轴与菱形边夹角以及菱形边宽度使两个性能同时满足系统设计要求。     

激光自动对准系统中快速反射镜机构研究

针对激光自动对准系统,开展了快速反射镜机构研究.利用2个直线步进电机,分别驱动2对楔块,通过楔形摩擦副实现快速反射镜的两维转动,应用楔块角度自锁,实现快速反射镜对光轴的精密调整和精度保持.为保证激光对准系统工作时,对准激光经快速反射镜后能始终返回CCD视场内,确定快速反射镜的工作转角范围:方位为±6.975′,俯仰为±...     

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.     

大口径大角位移的两维高速压电倾斜反射镜

两维高速压电倾斜反射镜是自适应光学系统和提高跟瞄系统的关键器件。本文介绍了我们研制的各种倾斜镜的性能，对于大口径大角位移的倾斜镜，谐振频率将受以口径和角位移的限制，本文分析了这些限制，并提出提高振频率的措施。     

闪烧技术制备致密钛酸锶钡基陶瓷的研究

通过闪烧法制备Na离子掺杂钛酸锶钡基陶瓷,研究了外加不同直流电场强度条件下钛酸锶钡基陶瓷的相结构、微观形貌和快速烧结致密化原因。结果表明,在330 V/cm、440 V/cm、550 V/cm和660 V/cm不同电场强度下,相结构均为纯钙钛矿结构,平均晶粒尺寸随电场的增加而减小,闪烧起始温度随电场的升高而降低,当电场强度达到660 V/cm时,其烧结温度为800℃。     

基于IDE-BPNN的快速反射镜迟滞建模

由压电陶瓷驱动的快速反射镜(FSM)现已被广泛用于自适应光学系统的执行环节,为了对其迟滞效应精确建模,该文提出了一种针对FSM的IDE-BPNN建模方法。基于Madelung法则以最小二乘法构建称迟滞算子作为迟滞运动的基本描述,扩展训练用的数据集,并采用改进的差分进化算法(IDE)对BP神经网络(BPNN)进行训练。实验表明,当输入30 Hz衰减的正弦信号时,IDE-BPNN模型的单轴最大误差为0.745μrad,归一化最大误差为0.87%,归一化均方根误差为0.36%。相较于最小二乘建模法,相对于最小二乘模型误差大幅缩小,有较好的使用价值。     

振动环境下的快速反射镜精跟踪系统

以快速反射镜和位置敏感探测器为主要功能模块设计了光束精跟踪系统,并在模拟振动扰动的环境中对系统性能进行了测试.实验结果证明了该系统可有效补偿由机械振动等引起的跟踪误差,验证了该方案的可行性.简要总结了该系统所需解决的主要问题,并提出了改进方案.