基于改进型干扰观测器的光电稳瞄平台分数阶控制策略

为进一步提高光电稳瞄平台的干扰抑制能力和动态性能,该文提出了一种基于改进型干扰观测器的分数阶控制策略。首先建立了光电稳瞄平台伺服系统速度环被控对象的数学模型,基于增益鲁棒性的参数整定规则对分数阶PID控制器进行设计,将一种改进型干扰观测器引入到分数阶控制中来增强系统的抗扰能力,分析了被控对象模型摄动时系统的鲁棒稳定性,并给出了低通滤波器的设计方法。最后进行仿真与对比,结果表明,所提出的基于改进型干扰观测器的分数阶控制方法不仅具有良好的动态性能,而且能够减小外部扰动和测量噪声的影响,同时对模型摄动具有较强的鲁棒性。

光电稳瞄系统装调的关键技术

鉴于光电稳瞄系统的复杂性和科研开发的不可预见性,传统装调技术远不能满足产品科研设计发展的需求。着重分析探讨了光电稳瞄系统中各探测器光谱范围的差异性、光学平台结构的复杂性、光学轴系与回转轴系的一致性带来的精度难以实现的关键技术问题。通过多组自准直仪架设空间过渡基准,采用特定的大口径光轴调校装置,解决了光轴平行性调校问题。以调校光学轴系与机械回转系统的同步精度为出发点,确定了各部件之间的装配及装配误差的影响。通过设计的方位/俯仰天顶测量仪,解决了回转轴系正交性精度调校难题,实现了传统工艺方法和普通调校装置无法达到的设计指标和精度要求。

光电稳瞄平台用减振器

设计合理的减振器可以有效地隔离光电稳瞄平台工作环境中的振动 ,从而保证使用精度。本文通过对橡胶减振器和金属三向减振器的工作原理及减振性能的对比 。

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。

机载光电稳瞄吊舱半实物仿真试验系统

机载光电稳瞄吊舱的稳定精度、跟踪精度和随动精度,是反应其性能优劣的重要技术指标,在野外实战条件下测试有极大的难度。根据半实物仿真的思想,设计与研制了机载光电稳瞄吊舱半实物仿真试验系统,该系统由目标模拟器、运动模拟器、二轴转台、图像采集与处理器、总控分系统等组成,通过由以太网和RS422总线组成的信息传输网络相连接,可用于在实验室条件下对机载光电稳瞄吊舱性能进行测试。介绍了系统组成及功能,以及本系统关键分系统目标模拟器的组成、原理和主要技术指标,描述了利用该系统进行机载光电稳瞄吊舱性能测试的工作原理。该系统已得到成功应用。

光电稳瞄系统的瞄准线姿态补偿算法

将四元数相关理论应用于光电稳瞄系统的瞄准线指向研究,从四元数的角度描述了光电稳瞄系统随载体的一般三维运动,分析了载体的一般三维运动对光电稳瞄系统瞄准线的影响,结合所搭载载体的惯导数据,求解了经历载体运动后载体导航系下光电稳瞄系统要保持指示目标所需调转到的三轴姿态角度。以机载光电稳瞄系统为实例对该求解方法进行验证,仿真结果表明:使用该求解方法得出的姿态四元数结果能正确地将瞄准线矢量旋转并指示原目标。

基于Matlab和ADAMS的光电稳瞄系统结构控制联合仿真

为了研究多轴多框架光电稳瞄系统的稳定精度并且避免推导其复杂的动力学微分方程,提出了利用Matlab和ADAMS进行光电稳瞄系统结构控制联合仿真的方法。研究了联合仿真模型的方位轴和俯仰轴单位阶跃响应,和在不同方向的随机线振动下的瞄准线惯性角速率,以及在2°、1Hz不同方向角扰动下瞄准线的稳定精度。仿真结果与理论定性分析吻合,表明联合仿真方法可行,可用于后续产品的开发。

光电稳瞄系统前向运动及地理扫描

为分析飞机前向运动对光电稳瞄系统扫描策略的影响,介绍与稳瞄系统相关的地心地固坐标系、导航坐标系、机体坐标系、瞄准线坐标系等4种常用坐标系,归纳了常用坐标系之间的齐次变换关系。从微分运动的角度,用运动学表达式论述了载机前向运动对两轴四框架稳瞄系统所产生的成像机理。搭建从稳瞄系统内部控制元件一直到系统外部地理指向的全链路仿真模型,并根据运动学关系在模型中施加相应的控制作用,以消减飞机前向运动对稳瞄系统所带来的成像影响。给全链路仿真模型赋予和物理实际相符的电学和运动学参数,模拟了稳瞄系统在空中对地定位和扫描的过程。结果显示,该前向运动理论分析正确且有效,所搭建的全链路模型可用。

基于RS-LSSVM的光电稳瞄系统稳定精度检测方法

稳定精度是评价光电稳瞄系统性能最为关键的参数之一。针对传统频谱仪测试方法的局限性及测试中干扰因素的不利影响,提出了基于RS-LSSVM的光电稳瞄系统稳定精度检测方法。根据光电稳瞄系统测量原理和基本组成,按照RS理论和LSSVM模型,设计了RS-LSSVM的光电稳瞄系统稳定精度检测系统。LSSVM把位置稳定环上的陀螺仪反馈的实际转台角度,在以DSP为核心的信号检测处理单元中进行稳定精度检测处理。RS理论可以对进入LSSVM模型样本进行属性值约简,以提高实时快速性。最后对某机载光电稳瞄系统的定频和随机动态稳定精度分别以传统频谱分析仪和基于RS-LSSVM的稳定精度检测进行了测试对比。实验仿真数据表明:利用RS-LSSVM检测模型在此稳定精度检测时能够有效剔除干扰数据,比传统方法具有更高的可靠准确性,实时性提高了约近一半的时间,达到了期望的目标。

机载光电稳瞄平台减振技术研究

机载光电稳瞄平台受飞机作战环境的干扰因素,会引起设备环架的振动,对光电平台载荷视轴的稳定性及跟踪精度影响很大,减振的主要任务是有效隔离环境振动。与传统橡胶减振器比较,文章提出了一种新型机载光电稳瞄平台的柔性减振设计。并通过ANSYS仿真软件对新的减振模型进行了模态仿真分析,通过振动试验对设计的性能进行了有效评估,测试结果与仿真评估误差为0.56%,说明该设计对机载光电稳瞄平台具有减振性。

基于RS-Chaos-LSSVM的光电稳瞄系统稳定精度检测方法

稳定精度是评价光电稳瞄系统性能最为关键的参数之一.针对传统频谱仪测试方法的局限性及测试中干扰因素的不利影响,提出了基于RS-Chaos-LSSVM的光电稳瞄系统稳定精度检测方法.根据光电稳瞄系统测量原理和基本组成,按照RS理论、Chaos和LSSVM模型,设计了RS-Chaos-LSSVM的光电稳瞄系统稳定精度检测系统.LSSVM把位置稳定环上的陀螺仪反馈的实际转台角度,在以DSP为核心的信号检测处理单元中进行稳定精度检测处理.RS理论可以对进入LSSVM模型样本进行属性值约简,以提高实时快速性.Chaos优化LSSVM模型的参数,旨在提高其控制精度.最后对某机载光电稳瞄系统的定频和随机动态稳定精度分别以RS-LSSVM与RS-Chaos-LSSVM的稳定精度检测进行了测试对比.实验仿真数据表明:利用RS-Chaos-LSSVM检测模型在此稳定精度检测时能够有效剔除干扰数据,比Chaos-LSSVM方法的实时性提高了约50%.因此基于RS-Chaos-LSSVM的稳定精度检测方法,具有更高的可靠性和准确性,达到了期望目标.

一种采用干涉仪测量光电稳瞄系统稳定精度的方法研究

为了满足未来高精度光电稳瞄系统μrad级稳定精度的测试需求,提出一种基于干涉仪测量的稳定精度测试方法。基于泰曼格林干涉仪中同源两光束光程差对干涉条纹的影响,利用CCD观察干涉条纹的微小变化,实现稳定精度测试。采用该测试方法对快速转向镜(fast steering mirror,FSM)的指向精度和某型光电稳瞄产品稳定精度进行了测试研究,结果表明,该方法对稳定精度的测量精度可以达到0.2μrad。

光电稳瞄系统抗强电磁干扰分析

电子技术的进步,为作战平台的性能提升提供了前提,同时也为电子战、电子对抗的发展提供了更多的技术手段。作战平台内外部面临的电磁环境更加复杂,对各种搭载设备的抗干扰能力提出了更高的要求。本文列举了作战平台在电子对抗环境下可能面临的潜在电磁干扰,介绍了光电稳瞄系统应对复杂电磁环境的优势与局限,着重分析了光电稳瞄系统应对电磁干扰的现状,指出:光电稳瞄系统通过良好的电磁兼容性设计能够满足复杂电磁环境条件下的使用。最后展望了光电稳瞄系统下一步电磁兼容性工作的思路与方法。

光电稳瞄稳定控制模糊PI算法设计与实现

稳定控制是光电稳瞄伺服控制的核心技术之一。传统经典控制方式存在超调与快速性之间难以调和的矛盾,很难得到理想的动态性能。为此论文建立了稳定控制系统数学模型;融合模糊控制的快速响应和PI控制的稳态无误差设计了参数自整定模糊PI控制器,分析了控制器中各参数的关系,对设计的控制系统进行理论计算和仿真分析;在基于DSP的数字平台上用软件实现设计的控制器;对系统进行了控制性能测试试验。仿真和试验表明设计的新型控制系统实现了无超调和快速响应的目标。

直升机载光电稳瞄转塔用橡胶减震器研究

文章主要通过"模拟件"模拟机载光电稳瞄转塔的理论与试验研究,分析减震器振动带来的影响,建立受力模型,引出相关参数,分析了幅值及固有频率等动态特性以及减震器在激励状态下振动试验参数、传感器布控采集点等。通过对产品进行试验,有效判定光电稳瞄转塔通过减震器减振,考核振动环境下的适应性。

机载光电稳瞄平台的线性自抗扰控制

为了提高机载光电稳瞄平台的抗扰动能力和动态响应特性,在平台上进行了基于线性自抗扰控制的改进控制方法研究。改进的线性自抗扰控制器采用模型辅助的降阶线性扩张状态观测器以及采用系统输出量和输出量微分来产生控制量,不仅可以减小观测器的相位滞后和观测负担,提高观测器对扰动的估计能力,还可以减小观测器滞后和估计误差对控制律的影响。仿真实验结果表明:改进的线性自抗扰控制器在低中频段具有更好的频域特性,阶跃响应实验中表现出更好的动态响应特性,在系统输入为零的条件下,给系统施加幅值为π、频率为2.5 Hz的正弦波力矩扰动和正弦波角速度扰动,基于线性自抗扰控制器的系统输出残差峰值分别为0.175(°)/s与0.566(°)/s,基于改进的线性自抗扰控制器的系统输出残差峰值分别为0.155(°)/s与0.030(°)/s,实验结果验证了改进方法的有效性。

机载光电稳瞄平台的扰动观测分数阶控制方法

随着机载光电稳瞄平台在国防军事领域的广泛应用,现代武器系统对机载光电稳瞄平台控制技术的要求越来越高.鉴于此,结合分数阶控制和扰动观测器原理,提出一种基于扰动观测的分数阶控制方法,用于提高机载光电稳瞄平台控制系统的各项性能.给出相应的闭环控制系统结构和控制器设计方法,并对其输入输出特性、扰动抑制能力等性能进行研究.在阶跃响应、正弦跟踪、扰动抑制和鲁棒性等仿真实验中,所提出控制器均表现良好.仿真结果表明,所提出基于扰动观测的分数阶控制器不仅具有分数阶控制响应速度快、鲁棒性强的特性,还表现出扰动观测器抗扰能力强的优点,可以达到提高机载光电稳瞄平台控制系统性能的目的.

稳瞄惯导周视观瞄镜的设计

介绍一种中精度、低成本周视观瞄镜的设计方法,其特点是用一个机械陀螺同时实现稳瞄和惯导2项功能。利用陀螺罗经原理,使机械陀螺的敏感轴快速收敛于子午面和水平面的交线上,并借助陀螺定轴性和2自由度环架,使陀螺隔离运动载体的扰动;通过环架上的光电传感器测出运动载体的姿态角,使观瞄镜的瞄准线随动于陀螺的敏感轴,实现间接稳定。在瞄准过程中,瞄准线的调转指令以随动修正量的形式加入,通过姿态矩阵的解算,可获得运动载体扰动量沿稳瞄坐标轴方向的投影,即瞄准线随动陀螺轴的输入量。最后综合运动载体的姿态和里程计信息,可以实现导航功能。

地理跟踪过程中光电吊仓惯性定位技术研究

探讨了地理跟踪过程中光电吊仓惯性定位的技术途径。在随机调转的光电稳瞄平台上增设加速度计,使之与陀螺组成惯性测量组件,同时向稳瞄系统和导航系统提供信号;光电稳瞄平台在运动中完成瞄准的同时,解算出平台的姿态矩阵;通过平台环架转动夹角的角度量,获得吊仓姿态矩阵,以此得出吊仓的加速度在导航坐标系上的分量,最终完成航迹推算。理论分析和验证试验表明:利用光电吊仓中的惯性组件可以获得光电吊仓的位置和姿态。

基于最佳阻尼比的非线性扩张状态观测器参数整定方法

针对非线性扩张状态观测器因参数较多不易整定的问题,提出了一种基于最佳阻尼比的参数整定方法,简化非线性扩张状态观测器的参数整定的过程。首先通过分析扩张状态观测器中的非线性函数的参数变化对观测器观测能力的影响,找到对观测器观测效果影响最小的极点取值范围;其次将极点配置到最佳阻尼比处,利用非线性函数的最大最小值确定扩张状态观测器参数整定的范围;最后以光电稳瞄平台为被控对象,通过仿真分析验证提出的参数整定方法。结果显示,所提方法能够提高扩张状态观测器对扰动的估计能力,与传统基于经验的参数整定方法相比具有更高的抗扰能力。