加速度滞后补偿提高光电跟踪系统跟踪精度的方法

在速度滞后补偿的基础上,提出了一种加速度滞后补偿提高光电跟踪系统跟踪快速运动目标精度的方法,并将其应用于提高电视跟踪稳态精度中。结合电视跟踪器补偿技术,在保证最大跟踪误差不大于3′的条件下,将目前光电经纬仪电视跟踪系统跟踪最大角速度30°/s和最大角加速度12°/s2能力,提高到跟踪最大角速度50°/s、最大角加速度30°/s2。仿真和实验结果表明,该方法简单实用,可以在速度滞后补偿提高跟踪精度的基础上,大大提高系统跟踪快速运动目标跟踪精度的能力。在实际工程应用中,所述方法取得显著效果。

具有角速度测量的光电跟踪系统分析

采用球坐标位置测量的传统光电跟踪系统,在充分利用模型先验信息而不增加其它测量信息的前提下,很难进一步改善目标运动参数的估计性能。在传统光电跟踪系统基础上,引入俯仰和偏航两个角速度测量装置来提高跟踪系统性能的设计思想,尚未见文献报道。本文借鉴扩展卡尔曼滤波器(EKF)思想,建立了新的测量模型,并从理论上分析了跟踪偏差的渐进性质。对原有位置测量和附加角速度测量的序贯滤波处理保证了工程实现的可行性和实时性。仿真结果表明,附加角速度测量后,光电跟踪系统收敛速度加快,估计误差均方差减小,系统跟踪性能得到全面提升。

星载空间目标光电跟踪角速度伺服系统设计

设计了星载空间目标光电跟踪角速度伺服系统,它包括补偿校正环节、驱动功放环节、以光学望远镜和跟踪架为被控制对象的机械操作环节以及视轴稳定回路。选择直流力矩电机作为跟踪架驱动元件,以提高系统的跟踪精度。利用 Matlab 进行系统特性仿真的结果表明,设计的系统相角裕度为 69°,幅值裕度为 35.8dB,截止频率为 10rad/s,调节时间为 0.7s,具有良好的跟踪性能,达到了预期的要求。

速度/加速度误差补偿对光电跟踪系统稳定性影响分析

高速高精度光电跟踪控制系统采用速度/加速度误差补偿控制策略后,虽降低了系统跟踪误差,对系统稳定性有所影响,但提高了系统跟踪精度。通过Matlab对比加入速度、加速度误差补偿控制策略前后,在提高光电跟踪系统跟踪精度的同时,虽然系统稳定裕度有所降低,但恰当选择参数对系统稳定性几乎无影响。

非线性速度估计器在光电跟踪系统中的应用

高质量的速度反馈信息对光电跟踪系统的跟踪精度有着非常重要的影响。由于受传感器物理限制以及从价格上考虑,通常采用光学编码器并同时为系统提供位置信息和速度信息,因此如何从光学编码器的位置信息中获取高质量的速度信息就显得尤为关键。首先从传统的编码器位置信号差分求速出发,介绍了非线性跟踪-微分器的原理,在此基础上提出了一种非线性速度估计器,同时讨论了如何选择该控制器的设计参数。基于某光电跟踪系统伺服控制结构,并采用抗积分饱和PI控制器作为三环回路控制器,分别对采用非线性速度估计器和向后差分方法的伺服系统进行仿真分析,并进一步在实验平台上进行实验。仿真和实验验证,采用非线性速度估计器的系统比采用向后差分的系统,在稳态性能和跟踪精度上都有明显的提高。

应用新轴系结构改善光电跟踪系统谐振频率特性

对典型的光电跟踪系统进行结构分析,提出了改善机械结构谐振频率的方法,以便提高光电跟踪系统的跟踪速度。研究了典型跟踪架的垂直轴系的结构,认为单向止推轴系沿轴向的窜动限制了扭转刚度。提出了以双向止推密珠轴系结合定心轴系的结构形式设计垂直轴系,从而有效地提高了系统的刚度,改善了系统的机械谐振频率。对改进后的跟踪架进行了模态仿真分析,并通过振动及扫频试验获得了光电跟踪系统谐振频率特性曲线。实验结果表明,系统谐振频率达到114Hz,为伺服系统实现高速跟踪时的稳定性和快速性提供了硬件基础。在舰面跟踪高速起降目标的试验中,该系统最大跟踪速度达到150(°)/s以上,加速度大于240(°)/s^2,显示其光电跟踪能力显著提升。

基于加速度计的光电跟踪系统等效复合控制

复合控制是提高光电跟踪系统跟踪精度的一种有效方法,它较好地解决了精度和稳定性之间的矛盾;而等效复合控制是复合控制的另一种实现。为了实现等效复合控制,采用加速度计直接测得加速度信息再通过积分得到的速度作为前馈控制信号。实验对比结果表明,加速度计可以作为等效复合控制的传感器,在实际应用中实现伺服跟踪系统精度的提高,加入等效复合控制的光电跟踪伺服系统的跟踪精度提高至原来的6.67倍。

光电跟踪系统的一类非线性滤波器

传统的光电跟踪系统通过测量目标的斜距离、俯仰角和偏航角来获取目标运动参数。针对附加角速度测量的一类新的光电跟踪系统,充分考虑传感器测量噪声的相关特性,基于非线性估计理论设计了目标跟踪滤波器。首先利用嵌套条件方法推导了转换测量误差前两阶矩的一致性估计,然后采用序贯采样卡尔曼滤波器(SUKF)对解耦后的转换测量进行序贯处理,最后从理论上分析了跟踪滤波器的稳定性并给出了跟踪系统的Cramer-Rao下界(CRLB)。Monte-Carlo仿真表明:滤波器估计误差均方差(RMSE)已逼近非线性跟踪系统的CRLB。

单片机控制的速度自动跟踪控制系统

阐述了单片机控制的速度自动跟踪控制系统的硬件设计及提高正反转速度信号的方法 ,具体介绍了系统组成及工作原理 ,信号转换电路 。

利用复合控制提高机载光电成像跟踪系统的跟踪精度

跟踪精度是机载光电成像跟踪系统的重要性能。为了提高系统的跟踪精度,采用复合控制对跟踪回路进行设计。首先,对跟踪系统中速度回路进行设计,然后分别对跟踪回路未加前馈和加前馈的控制方法进行设计。通过对两种设计方法仿真表明:复合控制将跟踪系统的跟踪精度由3′提高到0.03′。该方法已成功应用于某型机载光电侦察设备,提高了系统的跟踪精度,具有较好的使用效果。

光电跟踪系统频率特性测试与数据分析

分析了光电跟踪系统组成及控制原理,并对速度稳定回路的各个环节进行了建模.通过跟踪环架的开环频率特性测试,绘制出跟踪环架的实际频率特性曲线,运用最小二乘法对测试数据进行拟合,建立了控制对象的数学模型.与实测曲线相比,取得了较好的一致性.

光电跟踪仪综合测试系统

光电跟踪仪综合测试系统的研制旨在解决光电跟踪仪制造、验收和修理中电视和红外两个通道的跟踪精度、跟踪速度、跟踪加速度等功能和性能的综合测试问题。从系统的功能、主要技术指标、系统工作原理和结构组成等几个方面对光电跟踪仪综合测试系统进行了详细介绍。

光电跟踪仪伺服系统的工程设计

光电跟踪仪伺服系统计算机接收光电传感器送来的目标位置偏差信号,经过一定的算法运算和信号处理后,送伺服控制器驱动转台带动光电传感器,使光电传感器的光轴指向目标。

基于多种目标运动模式的光电跟踪性能测试系统研究

为评价光电跟踪系统的跟踪性能,提出一套光电跟踪性能测试系统,该系统采用高精度电机控制准直系统焦平面处的靶标进行圆周运动、正弦运动及用户自定义运动,可模拟运动特性复杂的目标,准直系统采用透射式中长波光学系统,与反射系统相比,视场更大,同时电机控制精度高,可实现实验室内对跟踪系统最大角速度、最大角加速度的高精度测试。

速度滞后补偿参数对光电伺服系统的影响分析

速度滞后补偿是一种提高光电伺服系统跟踪精度的有效方法.本文阐述了该方法的基本原理,论证了该方法不改变系统带宽的原因,并用数学方法分析了速度滞后补偿参数对伺服系统稳定性及跟踪精度的影响,指出增大比例系数或减小滤波系数都会提高系统的跟踪精度,但两者都会降低系统稳定性.同时给出了选择补偿参数的方法.通过仿真及试验验证了文中的结论.

基于全数字模型辨识的高精度跟踪系统设计

目前工程上对光电跟踪系统的控制器设计多数采用基于被控对象数学模型的控制策略。模型的辨识是否准确,如何开展控制器设计成为系统的难点。利用DSP控制器对光电跟踪系统进行全数字方式的传递函数测试,在线处理测试数据,同时DSP控制器通过接收系统期望的特性参数,自动计算出校正参数,完成控制器框架设计。根据跟踪目标特性,结合跟踪误差特点及工程经验库,提出准速度/加速度补偿算法,优化控制器,该方法已成功应用于某光电跟踪系统。基于模型辨识设计的高精度控制器设计方法简单、实用、无附加成本,提高了系统跟踪精度,具有较好的使用效果。

跟踪、瞄准、光电对抗设备

提出了对空中点目标进行被动测距的方法。基于红外辐射在大气中的传输和红外成像系统的特性,建立了目标和背景的表观对比度模型。通过对两个波段上对比度模型的分析,推导出了测距公式和距离分辨率公式。理论分析表明,只要得到大气在两个波段上的消光系数,通过测量目标在两个波段、两个时刻上的目标表观对比度。

GS/DI-1800型光电跟踪数控火焰切割机

ＧＳ／ＤＩ－１８００型光电跟踪数控火焰切割机ＧＳ／ＤＩ－１８００型光电跟踪数控火焰切割机是北京市电加工研究所最新研制的光机电一体化的中、低炭钢、低合金高强度钢下料切割设备。该设备采用了该所两项专利技术。经有关部门检测，各项技术指标达到德国ＤＩＮ８５２...

录像机中可变跟踪磁头驱动电路分析

录像机中的跟踪系统通常在标准速度运行时,才能进行准确跟踪。而在静止或慢动作时跟踪的准确性下降、噪波增加,给录像编辑工作带来很大的不便。自动变速跟踪系统中除了采用一个光电检测器用以检测磁头的位置外,若再加上一个动圈跟踪器,那么在重放速度快于或慢于正常速度时。

不完全量测下一类非线性光电跟踪系统滤波器设计

随着不完全量测条件下探测概率的下降,传统光电跟踪系统的跟踪性能显著降低。为此,本文考虑将俯仰和偏航两个方向的角速度量测引入传统光电跟踪系统,并设计了不完全量测下基于置信度融合的目标跟踪滤波器。首先针对这类新型的光电跟踪系统建立了系统的量测模型,利用嵌套条件方法推导了转换量测误差前两阶矩的一致性估计;然后针对位置探测通道与角速度探测通道的4种数据探测情形设计了4个子滤波器,并根据探测通道的探测情况计算出各子滤波器的置信度,进而对各子滤波器的输出按置信度进行加权融合,得到了跟踪滤波器的全局输出;最后给出了非线性跟踪系统统计意义下的Cramer-Rao下界(CRLB)。Monte-Carlo仿真表明:在不完全量测下,相比传统光电跟踪系统,附加角速度量测的光电跟踪系统的跟踪性能有了显著提高,并且滤波器估计误差均方差(RMSE)已逼近非线性跟踪系统统计意义下的CRLB。