航空光电转塔技术发展综述

光电转塔广泛搭载于各类航空平台,通过集成多个谱段的成像传感器实现全天时成像侦察,在执行各种任务时发挥着越来越重要的作用,世界各主要军事强国均发展了先进的光电转塔产品。通过对航空光电转塔发展历程的简要回顾及当今世界各国同类产品进行分析,对该领域国外发展现状、主要产品性能及参数进行阐述,从系统设计、伺服技术、结构技术、光学技术、新体制探测成像、图像处理、人工智能、处理器性能等方面,对其主要技术发展特点及趋势进行提炼总结,并对需要重点关注的关键技术进行简要评价,以期对国内航空光电转塔的未来发展思路提供参考。

扰动分离自抗扰控制在光电稳定平台上的应用

针对当前光电稳定平台伺服系统中扰动抑制能力不足的问题,提出一种扰动分离自抗扰控制(DSADRC)算法。扰动分离自抗扰控制充分利用工程实际中可获取到的部分已知的光电稳定平台模型信息及经典控制中的控制器信息,并将其加入到自抗扰控制的设计中。该算法通过减少光电稳定平台系统中的总扰动量,增加系统的扰动观测精度及扰动抑制能力。同时,通过算法设计实现了经典控制器的复用,减少了设计工作量。仿真实验结果表明:在控制器相同、扰动条件相同的情况下,扰动分离自抗扰控制阶跃响应调节时间减少58.8%,上升时间减少26.5%,且无超调量;在1V2Hz等效扰动下,系统稳态精度提高51.5%,系统性能提升效果明显。在实物验证实验中,对于不同频率的等效扰动,相比PID控制,扰动分离自抗扰控制稳态精度提升50%以上,有效地提高了光电稳定平台的稳态精度。

光电稳定平台变论域模糊自抗扰控制器设计

为了提高线性自抗扰控制(LADRC)应用下的光电稳定平台稳定精度及抗干扰能力,提出一种变论域模糊自抗扰控制(VFADRC)方法。在系统模型未知的情况下,在线性自抗扰的设计中引入不依赖模型信息的模糊控制器,使用伸缩因子函数实现变论域设计,并将VFADRC与线性自抗扰及模型辅助自抗扰(MLADRC)方法进行仿真对比。仿真结果表明:所设计的变论域模糊自抗扰控制器具有调节时间短、超调量小的优点,同时抗扰性能大幅提高,能够有效提高光电稳定平台的干扰抑制能力。

时间最优与模糊PID控制在双光楔扫描中的应用

为实现视轴变化、扩大探测视场,双光楔扫描需要进行大角度跳转。提出一种时间最优与模糊PID(比例-积分-微分)控制器相结合的控制策略,时间最优控制用于快速消除大角度偏差,模糊PID位置控制保证到位后精度高、超调量小,从而提高系统的静态和动态性能。试验结果表明,控制系统可以实现双光楔的快速定位,提高抗干扰能力,有较强的鲁棒性;同时由于操作性强,有较高的应用和推广价值。

一种基于地理信息的瞄准线动态跟踪技术

光电吊舱陀螺稳定平台在惯性稳定的状态下只能补偿飞机的姿态变化,无法补偿飞机的线性运动影响。飞行过程中,光电吊舱瞄准线随着飞机的运动快速移动,这对操作员快速捕获瞄准目标造成了较大的困难。如果希望对某固定区域进行较长时间的观察,需要操作员不断地操纵吊舱使瞄准线始终指向目标,这就增加了操作员的工作负担和操作难度。介绍了一种基于惯性信息的动态跟踪算法,将飞机的线性运动速度投影到平台坐标系下,计算出平台的动态补偿角速度并进行实时补偿,驱动光电吊舱运动保证瞄准线始终指向地面固定场景。实验结果表明,基于惯性信息的动态补偿技术能快速实时补偿飞机的线性运动,保证光电吊舱成像场景稳定,极大地方便了操作员的操作,减轻了其负担。