动载体光电平台视轴稳定精度的检测

提出一种动载体光电平台视轴稳定精度的检测方法.介绍了光学测量原理,讨论了光电平台视轴稳定精度检测系统的实施路线,并对该系统使用的自准直光学成像系统、高速数字CMOS相机和光斑检测算法进行了研究.由安装在光电平台照准架上的平面反射镜反映光电平台视轴指向角度的变化,用高速数字CMOS相机采集图像,并通过计算图像之间归一化的...     

反射镜式光电系统光路内嵌复合轴稳定平台

为满足高机动装甲车辆对光电瞄准系统视轴高稳定精度的要求,设计了光路中嵌入快速反射镜的反射镜式光电系统复合轴稳定平台。首先,利用施奈尔反射镜定律的矢量方程,构建系统视轴矢量方程,研究其运动特性、稳定补偿原理;然后,分析了控制方法、控制系统频率特性,分析结果显示,传统稳定平台控制系统的截止频率26Hz,而复合控制系统的截止频率为215Hz,控制系统带宽提升了8倍以上;最后,构建了复合轴稳定平台实验装置、测试装置,介绍了实验方法、稳定精度测试原理,开展了复合轴平台与传统平台的稳定精度比较实验。实验结果表明,在相同的实验条件下,复合轴平台较传统平台的稳定精度提高了5倍以上,反射镜式光电系统光路内嵌复合轴稳定平台能够实现光电瞄准镜的高精度稳定。     

高精度音圈快速反射镜的自适应鲁棒控制

为了进一步提高复合轴航空光电稳定平台的性能,文中首先在硬件电路中采用电流环将复杂的电机模型简化为一阶模型,同时保证电机的输出力矩稳定;然后在PD控制器的基础上,引入了自适应鲁棒控制器,对快速反射镜进行位置控制和扰动抑制;最后分别通过带宽测试实验、扰动抑制实验、视轴稳定实验和鲁棒性实验对其性能进行测试,并采用DOB型音圈式-快速反射镜和压电陶瓷式-快速反射镜做对比。实验结果表明:相比于传统的DOB型音圈式-快速反射镜系统,本文控制方法的参数鲁棒性更强;相比于传统的压电式-快速反射镜,本文控制方法不仅视轴稳定精度与其不相上下,还具有更大的行程。除此之外,在80Hz以内任意频率扰动的影响下,基于ARC型音圈式-快速反射镜的复合轴航空光电稳定平台的视轴稳定精度均可以控制在5μrad(RMS)以内;同时在-40℃~50℃的温度条件下依然可以保持该性能,远远优于DOB型音圈式-快速反射镜的效果。本文控制方法完全满足高精度航空光电稳定平台的性能要求,对提高航空光电稳定平台控制系统的抗扰动性能具有较高的实用价值。     

应用LPOE公式与遗传算法标定导引头运动学参数

提出了一种导引头运动学参数标定方法,用于提高两轴双框架导引头的视轴静态指向精度。首先,根据导引头稳定平台的光机结构特点,应用局部指数积(LPOE)公式建立了导引头理论运动学模型;通过分析轴系误差对运动学参数的影响,修正了理论运动学模型。然后,结合参数标定原理,设计了遗传算法。该算法采用多点交叉与自适应变异概率来提高搜索效率并求得全局最优解。以视轴静态指向误差为目标函数,利用遗传算法对运动学参数进行了辨识。最后,利用激光跟踪仪测得两组数据,分别用于辨识参数及验证标定模型。实验结果表明:视轴的静态指向精度由标定前的109.9″提高到22.3″,显示提出的标定方法能够有效的修正导引头运动学参数。     

超声电机的定子振动测试与分析

超声电机（Ultrasonic Motor,简称USM）是近二十年发展起来的一种全新原理的电机。基于虚拟仪器、硬件传感器及计算机搭建了超声电机的测试平台,通过数字滤波等处理和频域分析,实现对超声电机的重要元件（定子）振动信号的检测与分析。从系统硬件选择、软件设计及试验测试几个方面进行了详细论述。经试验证明,该系统结构简单,可以稳定运行。     

车载设备视轴稳定与跟踪系统设计

本文进行了车载设备视轴稳定与跟踪系统的设计与分析。首先从理论上分析了两轴稳定系统隔离载体角运动的原理，奠定本系统工作的理论基础。然后根据系统性能指标要求．设计了前馈-反馈复合控制和位置．速度双环控制相结合的控制系统，仿真与初步试验均表明设计是正确的。     

应用于运动平台光电跟瞄系统的惯性参考单元研究综述

目标的变化和任务的拓展对光电跟瞄系统提出了快速机动的要求,从地基平台到车载、船载、机载、星载等运动平台是光电跟瞄系统的重要发展趋势。基于惯性参考单元（Inertial Reference Unit,IRU）的视轴稳定方式是克服运动平台高频扰动,实现光电跟瞄系统微弧度甚至亚微弧度级跟瞄的主要技术手段。针对运动平台光电跟瞄系统精确指向对载体基座扰动抑制的需求,分析和对比了IRU的各种技术方案,特别介绍了利用低噪声、宽频带惯性传感器敏感角扰动,并通过反馈控制实现视轴惯性稳定的系统方案。从此类IRU系统的工作原理出发,阐述了系统的两种工作模式及功能特点,建立了系统数学模型。然后,介绍了IRU的国内外研究进展及发展方向,指出惯性传感、支承结构和控制系统是决定IRU稳定能力的关键因素,梳理了三项关键技术的研究动态。最后,总结了IRU的空间应用情况,并结合目前的应用需求对其未来应用领域进行了探讨。     

机载光电侦察稳定平台系统分析

介绍了机载光电侦察稳定平台的几种框架形式,从稳定原理方面分析了各自的优缺点,并指出随着光电侦察技术及装备的发展,四框架两轴稳定平台系统是最佳的选择方案.     

高精度稳定平台伺服系统的自抗扰控制

提出了一种应用于高精度稳定平台伺服系统的设计方法。为满足稳定平台快速隔离扰动、稳定视轴的要求,将自抗扰控制应用于平台系统的速度环,和常规PID控制的电流环一起构成ADRC-PID控制。Simulink仿真结果表明,与传统PID控制相比,采用自抗扰控制后系统响应速度快,隔离度有较大的提高。ADRC-PID控制可满足高精度光电稳定平台的性能要求,系统具有响应速度快,隔离度好,鲁棒性强,稳定性高等特点。     

新型行波直线超声电机的结构与有限元分析

提出了一种新型行波直线超声电机结构,该电机利用2个固有频率接近的面内弯曲模态叠加形成沿周向传播的行波,从而驱动动子做直线运动。首先,基于有限元法建立了考虑定、动子三维接触的整机动力学模型,对定子结构尺寸进行设计;其次,通过该模型分析了定、动子之间的接触力传递过程、电机的驱动机理、电机稳定运行时驱动足的椭圆运行轨迹、电机的启停特性以及不同输入参数下电机的输出性能等动力学特性;最后,试制原理样机,搭建实验平台对电机性能进行测试。研究结果表明：该电机工作原理可行,机械输出性能良好;所建立的有限元模型合理,使用该模型能预测电机的性能,并进一步指导电机的设计及优化。     

车载光电设备主动隔振平台支撑结构设计及模糊PID控制

光电跟瞄设备在车载平台上将会受到多自由度的复合振动,系统视轴的成像质量将受到很大的影响,严重时设备零部件的配合间隙将会松动甚至零部件损坏。针对某型光电跟瞄设备设计了二级主动隔振支撑平台及主动控制算法。隔振平台采用重心支撑方式,以较大程度地减小对视轴影响较大的耦合角振动,同时在安装架上设计了大阻尼的防冲橡胶垫,与两级减振装置共同作用起到保护和稳定设备的作用。针对角振动问题,以设备平台各支撑点及重心的位移及速度作为反馈信号,采用模糊PID控制算法,设计了隔振平台的控制方案并进行了控制程序的编写。在ADAMS中建立了系统的虚拟样机,对机械系统和控制系统进行了联合仿真。仿真结果表明,二级主动隔振平台在一定的路况下具有较好的隔振防冲性能,能够起到保护设备及稳定视轴的作用。     

虚拟轴机床定位方法

提出一种基于改进的多传感器一致性数据融合的虚拟轴机床定位方法,在虚拟轴机床动平台的位姿测量中使用了视觉技术与电子罗盘,解决了虚拟轴机床动平台上的主轴定位问题。此方法将虚拟轴机床各根杆上的编码器信息、视觉信息与动态惯性的测量数据进行数据融合,经过动态计算获得置信距离的关系矩阵,虚拟轴机床动平台的位置与姿态的精确定位得到了保证。经过一个单轴单方向的运动测量简化试验,将虚拟轴机床动平台6自由度位姿的测量作为研究对象,对其进行仿真试验。试验结果也表明了该定位方法有效可行。     

基于MACH数控软件的三维雕刻机结构设计与实现

讨论了基于PC机的MACH软件控制平台,三坐标联动小型数控雕刻机工程应用方案,给出了雕刻机总体结构,X,Y,Z轴的传动给进,步进电机的选择,专用雕刻头结构方案.通过直流高速电机雕刻头和专用雕刻头部件的研制测试对比,总结了不同雕刻头方案的优劣.     

一种基于多轴高响应直线驱动的仿生视觉平台

根据自主视觉导引机器人(如无人驾驶、自动导航、机器手作业和空间探测等)在复杂场景下因颠簸、振动、坡度变化、离焦和目标快速移动造成成像不理想甚至失去对目标的跟踪问题,提出了一种自主机器人仿生视觉平台。该平台仿照人眼运动机理,通过多轴直线电机驱动模型可对目标物体进行随动跟踪。与传统仿生视觉平台不同,直线电机高响应性的特点不仅可以提供更快更精确的追踪效果,而且有能力应对外界干扰并进行快速响应。为自主机器人智能追踪系统提供了关键基础部件的设计原理和方法。     

基于LabVIEW监控的伺服运动模式研究

研究伺服运动日常控制模式中最常用的点动、固定步长、扫描3种模式,并总结其规律性。同时运用LabVIEW这种先进的测控软件实现对运动的监控。控制模块简化了控制设计流程,同时还实现了远程网络多轴运动控制。多个项目的移植测试结果表明,该文分析和建立的3种独立的伺服运动模块可以在单轴运动控制中采用,也可以在多轴运动控制系统中采用。而基于LabVIEW软件的可视化界面能够运用VI动态调用的方式,提供给其他VI设计。     

基于机器视觉和OPC的多轴运动控制实验平台设计

根据虚拟实验室建设和实际应用需要,实验平台对目标视觉测量、目标定位与识别、目标跟踪等功能进行开发实现。实验平台基于VC＋＋开发机器视觉图像处理软件,并集成OPC功能,最后基于目标和功能设计控制工艺流程和开发控制程序;在运动控制方面针对传统PLC控制的封闭式结构的缺点,采用Ideabox工业级控制器实现多轴运动规划,改善了系统在运动控制中的实用扩展性以及兼容性。通过实验和调试验证,基于机器视觉的多轴运动控制实验平台,在虚拟实验室建设与教学和工业实际应用方面都具有实际意义。     

基于Simulink与LabVlEW混合编程的电机系统仿真平台设计

结合Simulink与LabVIEW两者优势构建系统仿真平台,克服了单独使用Simulink对电机拖动系统进行仿真研究时可视化界面开发性差、参数修改繁琐的缺点。仿真平台采用MatlabScript节点调用法完成混合编程,实现两款仿真软件间的实时通信与信息交互。可通过网络发布方式在脱离仿真软件环境后调用仿真模型独立进行仿真。仿真过程大幅简化,仿真效率大幅提升。经综合仿真实例验证,基于混合编程的仿真建模方法效率显著提升,且仿真结果与Simulink单独仿真及理论计算结果相吻合。     

自行封装的烟草打包装置机械式均载控制技术

为了合理控制烟草打包装置电机的驱动轴扭矩与负载扭矩,提出自行封装的烟草打包装置机械式均载控制技术。设计自行封装的烟草打包装置,在该装置内搭建压紧平台以及压紧面板,使烟草打包密度更高;采用PLC同步控制系统控制装置的打包过程,实现烟草打包装置自行封装;根据力学中的定轴转动原理,分析烟草打包装置电机齿轮在转动时产生的均载冲击,并采用基于幂函数速度曲线的启停速度算法,控制启动与制动状态下的烟草打包装置电机受到的均载冲击,实现装置机械式均载控制。经实验验证,应用该技术后,停机次数较少,且有效控制电机的驱动轴扭矩与负载扭矩,提升烟草打包密度与产量。     

某火箭发动机高速旋转试车台旋转架一体化设计与分析

介绍了一种火箭发动机高速自旋试车台旋转架的一体化设计和分析。旋转架的作用是将发动机固定并连同发动机高速旋转的装置,该装置可以适应大小、长短不同的某一系列发动机的实验。文中针对旋转架在高速旋转情况下的载荷,对旋转架进行了一体化设计,并利用有限元分析软件对该结构进行了力学分析和设计优化。