滚仰式光电吊舱地理导引实现与误差分析

为了提升地理导引精度和成功率,根据滚仰式光电吊舱的结构特点,通过建立坐标系统、目标坐标求解和框架角解算三个步骤,完整构建了地理导引的数学模型,并在此基础上引入了速度前馈和小区域搜索模式。同时,对受惯导测量误差和目标距离影响的框架角解算误差进行了数据仿真。结果表明:经纬误差和航向角误差对俯仰角的解算误差影响较大;而高程误差和水平姿态角误差则对横滚角的解算误差影响较大。提升惯导的定位精度,可进一步减小框架角解算误差,从而提升地理导引精度,而当航向角<0.1°,水平姿态角<0.05°时,姿态角误差的影响权重会变小,再通过减小姿态角误差提升导引精度的作用已不明显。随着目标距离的增大,框架角解算误差会急剧减小。最后进行了导引试验,其俯仰、横滚角均方差均小于0.12°,表明了算法的准确性和仿真分析的有效性。

快速偏转反射镜研究现状及关键技术

快速偏转反射镜作为目标和接收器之间控制光束方向的反射镜装置已广泛应用于天文望远镜、激光通讯、图像稳定系统、自适应光学系统和激光武器等系统中。介绍国内外研制快速偏转镜的现状,在此基础上,对快速偏转镜的驱动、控制及检测等关键技术进行讨论,指出实现反射镜机构及其驱动、控制、检测系统的集成化、小型化和智能化是快速偏转反射镜的发展趋势。

机载光电系统中光纤陀螺卡尔曼滤波方法应用

针对光纤陀螺输出噪声大、随机漂移难抑制,从而影响机载光电系统低频性能的问题,分析了系统中光纤陀螺输出的实测数据,根据其噪声特性建立了光纤陀螺噪声的AR2模型。研究了基于卡尔曼滤波的光纤陀螺在机载光电系统中的应用方法。对比传统应用的滑动平均滤波,给出实验结果。结果表明:卡尔曼滤波能有效消除陀螺高频噪声,抑制系统的随机漂移,在一定程度上能够提高系统的低频工作性能。研究结果对机载系统中光纤陀螺的应用有较好的参考价值。

机载火控系统动态精度建模与稳定性研究

机载火控系统精度试验后获得的射击诸元误差序列通常为非平稳的随机过程,其稳定性与误差模型都是未知的,根据此数据序列的误差特性,对于机载火控系统动态精度试验所获得的数据,利用时间序列模型的有关理论,建立动态误差数据序列的AR模型,并且对获得的误差模型通过计算其特征方程的特征根分布来判断系统的稳定性。通过对某型机载光电火控系统的半物理仿真试验数据的分析建模,验证了本方法的有效性。

基于压电陶瓷的快速反射镜驱动与控制研究

针对压电陶瓷驱动快速反射镜(fast steering mirror,FSM),设计一种基于分立元件的驱动器和一种基于位置闭环的控制器。通过分析压电陶瓷特性,建立FSM控制系统传递函数,并通过理论计算、物理建模、仿真、实物检测,对所设计的驱动器与控制器进行验证。验证结果表明,所设计的驱动器及控制器可行且有效。

机载光电稳瞄系统实时被动测距方法研究

针对现有直升机机载光电稳瞄系统高精度角度测量和角速率测量的特点,提出一种利用测量目标相对角度和角度变化率等参数实现目标实时被动测距的方法。建立了机载稳瞄平台对地面固定目标定位的数学模型,提出利用系统旋转变压器测量目标角度,利用惯性速率陀螺测量目标角度变化率。该方法使得目标角度变化率的测量精度(优于0.1 mrad/s)比一般光学方法提高了一个数量级。利用扩展卡耳曼滤波(EKF)算法提高目标距离估算精度,保证测量结果的稳定性。理论仿真和外场验证实验结果表明,该方法可以实时估算目标相对载机的距离,适合于武装直升机快速实时目标定位。

基于要地防护的分布式火控系统研究

为了研究要地防护系统的防护效能和性能,设计出一套基于要地防护的超近程分布式火控系统。针对光电、雷达和火力单元在要地分散布设防护的特点,设计了分布式火控系统的基本结构,提出分布式火控系统的主要研究内容及其关键技术,并对目标航迹预测进行了仿真试验,探索了由光电信息引导火力单元实施精确打击新技术途径,为未来要地防护的发展提供一定的理论参考。

机载火控系统效能评估的支持向量机方法

回归型最小二乘支持向量机具有在较少学习样本下建立模型的能力和较强的泛化能力。提出了一种基于最小二乘回归支持向量机的机载火控系统作战效能评估模型。首先分析了影响飞机火控系统作战效能的主要因素,建立了飞机火控系统作战效能评估的指标体系,然后利用支持向量机建立与这些指标之间的非线性映射模型来对飞机火控系统的作战效能进行预测。仿真实例验证了该方法的适用性和结果的可靠性。

基于DSP的两相无刷直流电机转速控制系统

介绍一种基于DSP的高速两相无刷直流电机控制系统。针对目前大部分电机伺服系统仍使用传统有刷电机的情况,通过使用数字信号处理器和大规模可编程逻辑器件,进行无刷直流电机的数字化控制。分析无刷直流电机系统的原理和特性,详细介绍系统的组成、功能。针对该系统中实时控制处理的要求,在体积和功耗受到限制的条件下,提出一种基于DSP+CPLD的电机控制方案。使用TMS320F2812和EPM7128S作为主控制芯片,软件设计使用DSP C语言编写。系统联调实验结果表明,该系统具有较好的鲁棒性、精确性,改善了电机的调速性能。

亚像元动态成像技术中系统调制传递函数的数值分析

亚像元动态成像技术是目前实现遥感器小型化非常有效的新方法 ,因而研究亚像元动态成像系统的调制传递函数 MTF显得非常必要和重要。介绍了亚像元动态成像的基本原理及成像过程 ,指出了光程差对亚像元动态成像系统 MTF的影响。对亚像元动态成像系统的 MTF进行了数值分析 ,并指出了亚像元动态成像系统的成像质量及空间分辨率与一般成像系统相比较的优点。

基于实时操作系统的光电稳定自适应模糊PI复合控制方法研究

针对经典稳定控制理论存在超调与快速性之间难以调和的矛盾,建立了稳定控制系统数学模型,采用自适应模糊实现控制的快速性,用PI保证系统的稳态精度,以误差为模糊控制的输入,设计一种实用的自适应模糊和PI复合控制系统,并在基于VxWorks实时操作系统的数字平台上得以实现。仿真和试验表明:设计的新型自适应模糊PI复合控制系统超调量为0,调节时间约8 ms,带宽约29 Hz。

光电稳定滑模变结构控制系统的设计与仿真

稳定控制是光电稳瞄产品的核心技术之一。经典控制理论超调与快速性之间存在难以调和的矛盾,系统难以得到理想的动态性能。为解决上述问题,首先建立了稳定控制系统数学模型,采用非线性微分信号获取方法,设计了一滑模变结构控制器,计算出滑动模态存在的条件进行了仿真。仿真表明,所采用的微分信号方法性能优良,所设计的控制系统能够同时实现系统无超调和快速响应的目标,并为产品的稳定性控制开发了一种新的控制策略。

基于FPGA的数字秒表的设计

以FPGA为核心的数字秒表,具有外围电路少、集成度高、可靠性强等特点。该数字秒表的设计是以VHDL为开发工具,以QuartusⅡ为软件平台,采用模块化设计,并通过数码管驱动电路动态显示计时结果。给出部分模块的VHDL源程序和仿真结果,仿真结果表明该设计方案的正确,展示了VHDL语言的强大功能和优秀特性。

数字锁相环在电机控制系统中的应用

介绍了一种基于数字化锁相环的电机控制系统。针对目前在大部分电机伺服系统中使用传统模拟控制方式的情况,使用大规模可编程逻辑器件进行电机的数字化控制。分析了锁相环的原理和特性,介绍了控制系统的组成和功能。针对该系统中实时控制处理的要求,提出了一种基于复杂可编程逻辑控制器(CPLD)的电机控制方案。使用EPM7128S作为主控制芯片,程序设计使用VHDL语言编写。仿真结果表明该系统具有较好的鲁棒性和精确性,改善了电机的调速性能。

直升机桅杆式稳瞄具振动环境测试分析

对某直升机桅杆式稳瞄具振动环境进行实际测试,设计体积重量与真实稳瞄具完全相同的模拟件和测试设备(IMU)。分别进行25 m悬停和160 km/h前飞条件下的测试飞行,测试结果表明25 m悬停状态下,振动最小;随着前飞速度增加,振动加剧;测试结果还表明振动环境中不但存在线振动,而且也存在角扰动。测试结果对稳瞄具的前期设计和地面试验提供准确的原始输入数据。

一种目标遮挡情况下的自动跟踪控制方法

为解决自动跟踪过程中目标被遮挡导致丢失的问题,提出一种光电观瞄系统抗目标遮挡的自动跟踪控制方法。在正常跟踪状态时记录当前跟踪控制命令,当目标被遮挡后控制系统进入记忆跟踪状态时,对记录的若干组控制命令进行二次曲线拟合,预测出目标遮挡过程中的控制命令,从而预测目标的运动轨迹,保证自动跟踪的稳定性和可靠性。在目标突然转向或作变加减速运动的情况下,二次曲线拟合的预测误差不大于6%,远小于线性拟合的预测误差73%。该方法已被某型光电观瞄系统挂飞试验进行了验证,结果表明:在目标被短暂遮挡时,观瞄系统自动跟踪过程平稳,瞄准线稳定。

基于DSP、ADC应用的转台角度解算及补偿技术

设计了一种高速、高精度旋转变压器-数字转换器,在正弦激励载波的正、负峰值处使用ADC(模数转换器)对旋转变压器的正、余弦模拟调制输出采样,在DSP中利用采样值进行软件解算与处理,最终获得双通道旋转变压器的角度。提出一种对旋转变压器正余弦输出相位和幅值误差的补偿方法,并给出了确定误差参数的具体方案,以及此时解算角度象限的判定方法。实验结果表明,提出的低成本解算系统计算速度快,静态解算精度达到0.01°以上,动态解算精度达到0.05°以上。

基于DSP的高速运动控制器的设计

根据开放式运动控制的要求,以数字信号处理器(DSP)为核心,使用大规模现场可编程芯片进行逻辑和位置反馈控制;应用面向对象技术开发控制系统软件,设计了多轴运动控制器。与传统运动控制器相比,它不仅克服了系统结构固定的缺陷,而且缩短了开发周期,提高了系统的集成度和执行速度。

光电跟踪系统控制回路一体化设计方法

为提高搭载于运动平台之光电跟踪系统控制回路的设计效率,以运动平台角扰动、目标运动特征以及系统跟踪误差指标为边界条件,基于系统建模和参数辨识,提出一种控制回路一体化设计方法,给出各环路控制器的解析表达及一组经验公式,并以某半实物仿真系统进行验证。在等效正弦125πsin(0.4πt)(mrad)角扰动环境下,对正弦输入200πsin(t)/3(mrad)的跟踪误差峰值不大于0.5mrad,满足均方误差小于0.5mrad的指标要求,表明该控制回路一体化设计方法的有效性。

基于导航系统的光电吊舱补漂方法

稳定精度是光电吊舱稳瞄系统的重要指标,为了减少在稳瞄控制中陀螺漂移对稳定精度的影响,需对陀螺漂移进行补偿。提出一种基于导航系统的光电吊舱测漂和补漂方法,即在光电吊舱测漂阶段,通过机载导航系统的位置数据、姿态数据及吊舱轴角值计算地球自转在平台中的分量,测量出更加准确的陀螺漂移;在稳定控制回路中,通过导航系统分别补偿陀螺漂移及地球自转分量。该方法可将陀螺测漂过程中的地球自转分量和陀螺漂移有效分离,并在稳定控制回路中实时调整地球自转分量,从而提高稳瞄系统稳定精度。试验结果表明:通过对比10 min常规测漂和基于导航系统的测漂结果,稳定控制漂移累积误差中俯仰角由常规方法的1.80°减少到0.04°,航向角由0.77°减少到0.04°。