海洋浮標光學穩(wěn)定系統(tǒng)控制規(guī)律的研究.pdf

1、光電穩(wěn)定系統(tǒng)是一種集合以機電一體化、目標監(jiān)測識別、自動控制等技術為主要研究內(nèi)容,涉及眾多學科與技術的復雜系統(tǒng)。近些年來,伴隨著電子信息技術的高速發(fā)展,光學穩(wěn)定系統(tǒng)技術取得了巨大進展并且正在越來越廣泛地應用在軍用以及民用領域。在軍事領域中,它主要應用于導彈制導、衛(wèi)星遙控、車載、機載與艦載等武器裝備;在民用方面,它主要應用在遠程環(huán)境監(jiān)控、防火救災等領域。
　　海洋浮標監(jiān)控裝置主要完成對海上可疑目標的監(jiān)聽取證的工作。為了保證在海洋浮標上

2、光電跟蹤裝置的視軸穩(wěn)定以及完成對可疑目標的實時跟蹤,本文以三軸光學穩(wěn)定系統(tǒng)為研究對象,針對其中涉及到的系統(tǒng)建模與分析、伺服系統(tǒng)控制以及運動目標運動狀態(tài)的濾波與預測等方面進行深入研究。
　　本文就浮標光學穩(wěn)定系統(tǒng)研究工作具體如下:
　　首先,本文提出了整個光學穩(wěn)定系統(tǒng)的總體設計方案,根據(jù)各個框架的機構特點提出浮標穩(wěn)定平臺的機械結構,同時將穩(wěn)定跟蹤系統(tǒng)設計成三種工作模式并且對三軸穩(wěn)定系統(tǒng)的運動機理進行分析進而完成穩(wěn)定方程的建立。

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　　第二,本文在系統(tǒng)組成的基礎上著力分析了穩(wěn)定系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié),并且建立了相應的數(shù)學模型,提出了穩(wěn)定系統(tǒng)的總體結構,包括:力矩電機、PWM、速率陀螺、圖像跟蹤環(huán)節(jié)以及摩擦力矩,提出速度環(huán)與位置環(huán)的概念;在明確控制系統(tǒng)結構的基礎上建立了整個光學穩(wěn)定系統(tǒng)的數(shù)學模型,從系統(tǒng)結構角度對整套系統(tǒng)在不同工作模式下的誤差來源進行了詳細分析,并且研究了轉(zhuǎn)動慣量之間的耦合問題以及轉(zhuǎn)動慣量與各個框架之間的轉(zhuǎn)角關系。
　　接下來,本文還對光學穩(wěn)定

4、系統(tǒng)在自穩(wěn)定工作模式下的控制規(guī)律進行了研究。從力矩剛度和隔離度的角度分析整個控制系統(tǒng)應該具備的特性,并依據(jù)超前滯后以及模糊控制的設計原則分別設計出超前滯后校正器和新型多?？刂破?然后從動態(tài)響應特性、隔離效果、抗干擾性等這幾個方面進行仿真研究發(fā)現(xiàn)新型多?？刂破髟谶@四方面表現(xiàn)效果更好。通過仿真可知,非線性干擾力矩對穩(wěn)定系統(tǒng)的動態(tài)特性造成很大影響。本文還提出一種新型積分滑模變結構控制器來抑制非線性力矩,取得了良好的抑制效果。
　　最后,

5、本文指出系跟蹤系統(tǒng)在對可疑目標進行實時跟蹤時會帶來的時間的相對滯后,并提出了跟蹤系統(tǒng)的信號采樣的準則以及對滯后元器件的一般要求;以勻加速運動為可疑目標的運動模型對兩種不基于模型的濾波方法以及Kalman濾波進行了目標運動狀態(tài)的預測仿真,結果表明Kalman濾波預測精度更高;在跟蹤目標的“當前”統(tǒng)計模型的基礎之上,提出用自適應Kalman法對光電探測器檢測出來的跟蹤目標進行運動狀態(tài)的預測,從仿真曲線可看出這種方法不僅能克服隨機噪聲的影響,