具有目的域的光電穩(wěn)定跟蹤系統(tǒng)滿意控制策略.pdf

1、光電測量裝置是現(xiàn)代化戰(zhàn)爭中獲取信息的重要手段。各種裝載于運動載體上的光電設備，必須考慮探測器視軸對基座運動的隔離，以及在此基礎上對被測目標的精密跟蹤、激光的高精度照準或是光電對抗中光束的精確定向等要求，具有上述功能的光電設備被稱為穩(wěn)定跟蹤系統(tǒng)。本文通過引入“目的域”這一全新概念，將穩(wěn)定跟蹤的控制過程區(qū)分為跟蹤與丟失兩類事件，并以此作為研究出發(fā)點，深入分析其中涌現(xiàn)出的理論與實踐問題，完成的主要工作包括：
　　 1.運用剛體機構學原

2、理，分別從角位置補償和角速度補償?shù)慕嵌韧茖Я藢崿F(xiàn)視軸穩(wěn)定的機理，分析了自動跟蹤狀態(tài)下系統(tǒng)的工作原理，并給出了兩軸環(huán)架結構中存在的一般問題與解決方法；在考慮環(huán)架結構間耦合因素的基礎上，建立了執(zhí)行穩(wěn)定跟蹤任務的機電系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的數(shù)學模型；概述了光電穩(wěn)定跟蹤系統(tǒng)的誤差及其主要來源，通過結構框圖和傳遞函數(shù)分析了各誤差源的作用途徑，并借助噪聲白化理論，構建了穩(wěn)定跟蹤控制問題的一般理論框架。
　　 2.將穩(wěn)定跟蹤誤差分析由空間域延展為時空域，

3、以均值、均方差、自然頻率為基本元素給出了誤差序列對指定目的域的穿越特性，進而提煉出跟蹤中斷概率這一穩(wěn)定跟蹤系統(tǒng)的關鍵性指標，并將其轉化為一組由滯留時間、超差時間以及隨機穿越周期等構成的概率特征量指標集約束。
　　 3.直接從工程實際需求出發(fā)，提出以區(qū)域極點形式表征的快速性指標、動態(tài)誤差系數(shù)或品質(zhì)因數(shù)形式表征的準確度指標、穩(wěn)態(tài)方差形式表征的精確度指標，擾動抑制H∞范數(shù)形式表征的魯棒性指標以及概率特征量和統(tǒng)計特征量形式表征的隨機穿越

4、特征指標描述穩(wěn)定跟蹤系統(tǒng)的性能要求；分別基于狀態(tài)反饋控制和PID控制，推導出特定目的域下隨機穿越特征量指標的解析表達，分析了其與不同性能指標間的相容性；當預先選定的期望指標集相容時，提出了一種利用雙群體機制下的差分進化算法和線性矩陣不等式方法相結合對控制器參數(shù)進行多指標滿意優(yōu)化求解的策略。
　　 4.針對某分布式火控系統(tǒng)中光電觀瞄子系統(tǒng)的實際情況，探討了利用光電設備對基座姿態(tài)信息進行視覺估計測量的方法，以地面上共面設置的四個固定

5、合作信標和載體平臺上雙焦CCD攝像機組成單目視覺系統(tǒng)，分析了利用靜態(tài)解析算法對姿態(tài)角進行解算時的可行性與不足；提出采用剛體運動學原理與二階時間相關模型建立姿態(tài)參數(shù)的動態(tài)估計系統(tǒng)，并引入漸消記憶法改進后的平方根UKF濾波算法，用于抑制由于系統(tǒng)建模誤差所導致的估計精度下降。
　　 5.搭建了基于嵌入式微處理器的觀瞄子系統(tǒng)實驗平臺，簡要介紹了伺服控制器的主要硬件模塊和軟件設計流程；依據(jù)不同的控制任務要求，設計了多種性能指標約束下的分段