光电跟踪系统非均匀受力摩擦补偿研究

为了解决光电跟踪系统中摩擦扰动问题、进一步提高视轴稳定精度,采用了LuGre模型和终端滑模观测器(TSMO)融合的补偿方法(LuGre-TSMO),即在LuGre模型的基础上设计一种基于新型趋近率的终端滑模观测器,实现对系统摩擦的2次补偿。结果表明,相比于未补偿情况,LuGre-TSMO方法的速度跟踪均方根误差平均下降了65.38%,有效提高了实验平台视轴稳定精度;相比于LuGre模型方法和终端滑模观测器方法,LuGre-TSMO方法摩擦补偿效果最好。该方法在光电跟踪系统中是可行且有效的。

舰载光电跟踪系统跟踪不稳定故障分析与快速诊断

为满足舰载光电跟踪系统维修快速性和准确性的要求,针对舰载光电跟踪系统跟踪不稳定故障,通过分析舰载光电跟踪系统工作原理建立故障树,定位故障位置进行排除,分析故障原因并制定改进措施。针对舰载光电跟踪系统线缆故障检测与诊断困难的特点,分析了线缆故障产生的原因,提出了采用数字信号对线缆进行快速检测,具有操作方便和效率高的特点。

基于STM32F103C8T6光电跟踪的多功能太阳能光伏花

为充分利用新能源并解决景区照明能耗高、观赏性低、光源固定等问题,设计一种基于STM32F103C8T6光电跟踪的多功能太阳能光伏花。采用光电跟踪法收集尽可能多的太阳能并将其转换为电能储存在锂蓄电池中,以为装饰灯和其他模块供电。同时,设计了L298N电机驱动模块,控制受光模块与小车以反方向转向运动,解决由小车方向导致太阳能电池板同向运动的问题。用户可通过蓝牙控制光伏花的开花、闭花和移动。在相同环境下分别测试了视日轨迹跟踪和光电跟踪对太阳能的吸收效率,结果表明光电跟踪法在成本控制和对太阳能的吸收效率上表现更优。利用光电跟踪法可充分利用太阳能,不易受突发天气影响。

光电跟踪设备数字视频图像色彩自动匹配系统设计

为了解决光电跟踪设备获取的数字视频图像存在色彩异常的问题,提出光电跟踪设备数字视频图像色彩自动匹配系统设计研究。设计光电跟踪设备数字视频图像采集模块,采集并存储光电跟踪设备数字视频图像,应用滤波算法去除图像噪声,利用Mean-Shift算法分割并提取图像色彩信息,将对应色彩块的色彩板进行调试处理,实现数字视频图像色彩的自动匹配。实验数据显示:在不同实验工况背景下,设计系统图像色彩信息提取完整度最大值为100%,图像色彩自动匹配结果与模板图像色彩信息更加接近,充分证实了设计系统应用性能更优质。

FTASMC在光电跟踪系统中的应用

针对存在多种扰动源的光电跟踪系统,提出有限时间自适应滑模复合控制(finite time adaptive sliding mode compound control,FTASMC)策略。首先,将各类扰动看做等效干扰,设计基于super-twisting的高阶滑模干扰补偿器对其进行快速的估计补偿;其次,为提高控制精度,提出一种新的双幂次自适应滑模控制(double power adaptive sliding mode controller,DASMC)策略,在控制器设计过程中,采用双幂次理论结合终端滑模控制理论设计一种新型滑模面,并通过设计一种新型自适应快速滑模趋近律,得到能够保证系统在有限时间内全局快速收敛的控制率。最后,使用Lyapunov理论及实验仿真证明所提出的控制策略有效。

机载光电跟踪系统的自抗扰与快速非奇异终端滑模组合控制方法

机载目标跟踪系统由于受到外部干扰、内部参数摄动和未建模动态等扰动的影响,使跟踪控制分系统设计面临巨大的挑战。以两轴四框架的光电稳定平台为对象研究抗扰动控制方法,针对自抗扰控制的扰动补偿一般留有扰动残差和滑模控制会引入较大抖振的问题,设计一种自抗扰与快速非奇异终端滑模组合控制的方法。利用线性扩张状态观测器来估计总扰动量并在控制端进行补偿,从而允许设计滑模控制的控制率时采用较小的滑模切换增益,并通过设计快速非奇异终端滑模面得到控制率,加快系统收敛的同时避免非奇异现象。数值仿真结果表明,该组合控制方法在外部扰动和模型不确定性的影响下,可以实现快速收敛与高跟踪精度的同时引入较小的抖振,并且实现了机载目标跟踪系统需求的快速响应性能,验证了这个组合控制方法的有效性。

光电跟踪系统的区间2型模糊滑模控制方法

为了提升高精度光电跟踪系统(ETS)的跟踪精度和其处理不确定性的能力,设计了一种1型模糊滑模控制方法,模糊控制用于在线自适应调整滑模控制(SMC)切换项参数;并采用区间2型模糊滑模控制(IT2FSMC)方法来提高系统处理不确定性的能力,进而提升跟踪精度,同时降低SMC抖振;此外,用粒子群优化算法来保证选取的SMC参数相对最优,并对提出的各种控制方法进行了理论分析和实验对比。结果表明,IT2FSMC能在降低SMC抖振的同时将SMC的稳态误差降低54.43%。仿真和实验分析验证了所提出控制方法在ETS中的有效性。

光电跟踪系统的摩擦模型辨识与补偿策略研究

光电跟踪系统在运行中受到摩擦力矩的影响导致在跟踪过程中产生抖动以及爬坡等现象,严重影响跟踪精度。为提升跟踪精度,结合Stribeck摩擦力矩提出一种最小二乘法与粒子群算法(PSO)结合辨识的方法,建立摩擦模型并使用扰动分离自抗扰(DSADRC)算法进行补偿。首先对转台系统进行建模,分析摩擦对系统的扰动;其次根据Stribeck摩擦模型的特点通过恒转速—力矩实验测得数据,使用最小二乘法与粒子群算法对力矩数据进行辨识,建立起Stribeck模型并将模型等效进系统中;最后使用扰动分离自抗扰控制算法对摩擦模型进行补偿。实验结果表明:最小二乘法与粒子群算法相结合辨识得到的摩擦模型与实测数据之间的平均误差为3.4%,扰动分离自抗扰在单边最大速度误差方面相较于PID控制与经典自抗扰控制分别下降了77.72%和58.78%,在摩擦力矩抑制方面与PID控制和经典自抗扰控制相比分别提升了73.59%和60.59%。

精密光电跟踪转台的设计

阐述精密光电跟踪转台的设计,它能完成方位运动、俯仰运动的控制,在摇摆平台上应用。探讨外界各种因素干扰出现的周期性摆动影响,分析精密光电跟踪转台的结构优化,提高转台跟踪的准确性。

光电跟踪转台反步滑模控制策略研究

针对光电跟踪转台的高精度跟踪问题,设计了一种反步滑模控制系统和算法,该算法在反步控制的基础上引入滑模控制,提高了控制器的鲁棒性。通过仿真分析可知,该算法相较于反步控制算法和PID控制算法性能得到了提升,其中,阶跃跟踪响应速度提高21%以上,正弦跟踪稳态精度和随机干扰下的稳态精度均提高两个数量级,脉冲干扰稳定时间减少0.7 s以上,很好地保证了光电跟踪转台的跟踪精度。

某型光电跟踪仪电磁兼容性改进设计

某型光电跟踪仪在暗室进行电磁兼容测试时,测试结果显示其电源线传导发射(CE102)和电场辐射发射(RE102)这两项不满足限值要求。对此进行了深入剖析,并结合该设备的具体情况提出了相应的改进措施。将改进后的设备进行了测试,测试结果满足标准限值要求,验证了改进措施的有效性。

大型光电跟踪架采用焊接结构的工程分析与研究

介绍了精密焊接结构在大型光电跟踪瞄准设备中的应用。使仪器的总重量较传统的铸造结构减轻了１２％～１４％，同时保证了跟踪架具有较高的机械谐振频率和优于１”的轴系精度。以水平轴中间体为例，详细说明了跟踪架精密大件采用焊接结构的可行性、设计方法以及减小焊接变形，消除焊接应力保证尺寸稳定性的途径。并对水平轴中间体的刚度进行了分析与计算。

HEOS-300型光电跟踪监视系统简介与故障案例

文中以武汉华之洋光电系统有限责任公司的船用光电跟踪监视系统(型号为HEOS-300)为例,列举了指向器无法随着摇杆手柄操作而水平旋转的故障,并进行全面的分析,对可能的故障进行逐一排除,在故障排除定位过程中采用科学的流程图的解决方法,最后以文中为例,总结出类似设备的故障解决方法,以供同行参考。

基于深度学习的舰船光电跟踪仪目标识别方法研究

光电跟踪系统是舰船重要的观测跟踪设备,具有抗电磁干扰、精度高、图像直观等优点,是一种被动式跟踪装置,它依靠光学传感器,完成对空中、海上、岸上目标的识别和跟踪。现有的舰船光电跟踪仪目标识别算法识别率低、可适应性差,已不符合国防军队对武器智能化发展的要求。本课题针对上述问题,提出基于深度学习算法的舰船光电跟踪仪目标识别方法,充分利用了深度学习算法在图像处理方面识别率高、可自适应性等优势,增强了舰船光电跟踪仪的检测性能、智能化、可拓展性等方面。

精密光电跟踪转台框架的静动态特性分析

针对某型精密光电跟踪系统的工作特点,设计了光电跟踪转台的机械结构,在建立其三维模型的基础上,利用有限元分析软件ANSYS对主要承受载荷的转台框架结构进行了静态特性和动态特性分析。静力分析结果表明,该转台框架满足强度和刚度的要求,能保证转台的精度;同时,其模态分析表明,该转台具有很好的动态特性,不会发生共振。分析结果验证了光电跟踪转台机械结构设计的合理性,也为光电跟踪转台的优化设计提供了重要依据。

光电跟踪系统中精密控制技术研究进展

精密控制技术离不开光机电结构配置、电机驱动、传感器、控制算法以及载荷平台的发展,它是实现高精度光电跟踪的必要手段。无论固定地基平台还是运动平台,扰动抑制、目标跟踪以及分布式智能协同的三大关键技术始终是光电跟踪控制系统面临的技术难点。本文综述了针对上述几大关键问题的精密控制技术,展示了一些先进和前沿控制技术的研究成果,同时指出未来重点研究方向的主要思路。根据扰动影响的不同机理,从精密驱动、惯性稳定、振动控制三个方面介绍了相应扰动抑制技术的研究进展以及热点,并强调基于Stewart平台的振动与指向一体化技术是空间光电跟踪系统的重要技术方向。复合轴控制系统仍然是提高目标跟踪最有效的根本方式,最基本的技术问题是提高精跟踪倾斜镜跟踪系统的性能。观测器控制尤其是仅有误差测量的观测器技术特别适用于复合轴光电跟踪系统,发展三级或者更高级的复合轴系统应该特别注意高性能电机的应用。最后,提出多智能协同光电系统是光电跟踪领域未来重点的发展方向,需要研究多智能体的协同定位、编队控制以及载荷平台一体化等精密控制技术。

机载光电跟踪测量设备的目标定位误差分析

光电跟踪和测量设备用于测量飞行器在空中的飞行轨迹,作为飞行器飞行性能的评价。随着现代技术的发展,对飞行器性能提出愈来愈高的要求,从而也对跟踪和测量飞行器飞行轨迹的光电跟踪和测量设备提出了相应的技术进步要求,特别是对其测量精度指标。如何做好和完善误差分析、误差分配和误差综合,成为研制更高性能的光电跟踪测量设备总体设计中的一个重要问题,贯穿从可行性论证、方案论证、方案设计、设计、制造、装调、直到试验等整个研制过程。就这一类设备中最为复杂的机载光电跟踪测量设备的目标定位误差(即3轴上的测量误差),通过建立从被测目标到地面中心测量站9 个坐标系,进行31次线性变换,构造35个变量的统一测量方程;进行测量误差因素的分析和分配,以及用蒙特卡洛法来分析和计算系统的目标定位误差。

光电跟踪系统自抗扰伺服控制器的设计

考虑系统扰动对光电跟踪伺服系统精度的影响,提出了采用自抗扰的控制方案,并分析了实现自抗扰的工作原理。对某型光电跟踪系统进行了结构分析,将目标运动速度视为外部扰动,系统内部参数摄动视为内部扰动,采用扩张状态观测器从系统响应的输入、输出信号中估计出扰动,并进一步用跟踪微分器提取扰动的一阶导数来提高对扰动的估计精度,以最大程度地补偿扰动。实验结果表明,在载体扰动下,跟踪最大角速度为40mrad/s,最大角加速度为8mrad/s2,机动目标的误差<0.1mrad,且响应速度快,超调<10%。该方案结构简单,控制鲁棒性强;无需额外的传感器对目标运动进行测量、滤波和预测,即可有效提高系统高精度捕获、跟踪快速机动目标的能力。

视轴偏角对三轴光电跟踪系统跟踪过程的影响

地平式、X-Y式光电跟踪系统存在空间跟踪盲区。三轴光电跟踪系统通过跟踪方式切换可以解决空间跟踪盲区问题,但视轴偏角使得脱靶量到轴转动量的转换不同于常规地平式跟踪系统,同时使系统具有不可见区域。分析和仿真表明:视轴偏角较小时,脱靶量与轴驱动量的转换可用常规地平式跟踪系统中的方法近似,否则,需用不同的计算方法;在三轴跟踪系统退化成的地平式跟踪系统的天顶跟踪盲区外即可进行跟踪方式切换。