復(fù)合軸光電跟蹤系統(tǒng)控制策略的研究.pdf

1、激光武器系統(tǒng)一般要求跟蹤精度小于波束角的1/5～1/6，跟蹤精度達(dá)到角秒級。在這樣的高精度下，大氣抖動等的影響將是不可忽略的，一般光電測量系統(tǒng)中的大慣量單軸跟蹤架由于結(jié)構(gòu)諧振頻率的限制，不可能有足夠的帶寬對其進(jìn)行校正，于是引入復(fù)合軸概念，即在大慣量機(jī)架上裝一個高低方位均可微動的高帶寬快速控制反射鏡，構(gòu)成主子系統(tǒng)的跟蹤模式。子系統(tǒng)可以修正主系統(tǒng)的殘余誤差，從而實(shí)現(xiàn)角秒級的跟蹤精度。 本文首先進(jìn)行了復(fù)合軸基本理論的分析，闡述了復(fù)合軸

2、提高跟蹤精度的原理，論證了主子系統(tǒng)的帶寬比對系統(tǒng)的影響，并得出結(jié)論，主子系統(tǒng)的帶寬比越高，子系統(tǒng)克服主系統(tǒng)殘余誤差的能力越強(qiáng)，復(fù)合軸系統(tǒng)的跟蹤精度越高。以此為中心本文展開了主子系統(tǒng)的設(shè)計。 針對主系統(tǒng)，本文分析了各種噪聲源及其與主系統(tǒng)帶寬的關(guān)系，并據(jù)此完成了對主系統(tǒng)控制參數(shù)的設(shè)計。針對傳統(tǒng)控制方式在低帶寬下跟蹤誤差大、穩(wěn)定性差的缺陷，本文提出了在主系統(tǒng)采用等效復(fù)合控制和同軸跟蹤，在0.5Hz帶寬下實(shí)現(xiàn)對速度加速度分別為30°/s

3、和10°/s2目標(biāo)跟蹤誤差小于18的平穩(wěn)跟蹤，并同時降低主系統(tǒng)產(chǎn)生的高頻隨機(jī)噪聲的控制方案。介紹了等效復(fù)合控制和同軸跟蹤的基本原理及其關(guān)鍵技術(shù)——卡爾曼濾波預(yù)測技術(shù)，并專門針對極坐標(biāo)下卡爾曼濾波技術(shù)的相關(guān)問題，如狀態(tài)變量和初值的選擇、目標(biāo)運(yùn)動模型、系統(tǒng)噪聲和量測噪聲的統(tǒng)計特性、濾波器穩(wěn)定性等進(jìn)行了詳細(xì)的分析。建立了等效復(fù)合控制和同軸跟蹤的仿真模型，詳細(xì)論述了卡爾曼預(yù)測誤差對系統(tǒng)穩(wěn)定性和控制精度的影響、兩種控制系統(tǒng)隨機(jī)噪聲的變化，并通過仿