基于复合轴控制原理的卫星新型姿态稳定性调控

为减小无拖曳卫星的残余姿态误差,设计了一种基于动量交换的指向稳定性调控机构。采用复合轴控制的原理,与无拖曳姿态控制回路相配合,可将卫星的指向稳定性精度提高到纳弧度量级,同时减少工质损耗,达到延长卫星寿命的目的。利用压电陶瓷设计了一套敏感轴动量交换机构,并基于卫星姿态动力学对小质量块运动所产生的附加干扰力矩进行推导和分析。分别对复合轴系统的主轴系统和子轴系统进行整定,计算出满足性能需求的系统带宽。采用前馈逆模型和自适应PID控制对压电陶瓷的非线性和卫星所受扰动进行补偿。最后,通过Adams和Simulink联合仿真验证系统整体的可行性。仿真结果表明:该机构的介入可以有效降低控制系统带宽,实现10 nrad·Hz^(-1/2)@1 mHz~1 Hz的指向稳定性控制。

基于共光路中快反镜的复合轴控制和回扫补偿技术分析

随着长焦共光路成像组件广泛应用于光电侦察吊舱,长焦共光路光路中快反镜在复合轴稳像等方面的技术开发成为必然的趋势。文章介绍了长焦共光路成像组件的主要组成,基于快反镜实现复合轴控制与回扫补偿控制的策略,其工作时序和关键参数分析计算。开发了基于长焦共光路成像组件的快反镜,一帧图像时间内同时实现二次稳像和回扫补偿的功能。提升了中高空光电侦察吊舱的侦察作用距离、稳像精度和搜索效率。

复合轴控制系统应用研究

复合轴控制是提高光电跟踪系统跟踪精度和控制带宽的一种有效手段，尤其在光束定向器系统中，不仅要求系统要稳定地跟踪上动态目标，而且必须将光束锁定在目标的某一点上，这对控制系统的要求是非常高的，必须采用双或三复合轴控制方式。本文从应用角度叙述、分析和讨论了双检测型复合轴系统的主、从结构模式、视场和带宽匹配以及稳定性问题，并给出了应用设计方法。试验结果表明，系统总跟踪精度达到±２″（ＲＭＳ），较一般光电跟踪系统提高了一个数量级。

预测轨迹修正单检测型复合轴控制方法

提出并实现了基于实时预测轨迹修正的单检测型复合轴控制方法。利用一个目标探测与处理系统即可同时实现粗、精跟踪闭环。在目标提取困难时可有效提高跟踪可靠性,降低了光电跟踪设备对探测器的探测能力的苛刻要求及高度依赖性,同时,降低了粗精跟踪控制器带宽匹配的要求。本文在对比一般单检测型复合轴控制方法的基础上给出了实时轨迹修正单检测型复合轴控制方法的原理,速度修正所使用的预测滤波方法,以及跟踪实验结果。实验结果表明了该方法的有效性和可靠性。

基于现场可编程门阵列单探测器复合轴控制技术

为了解决空间激光通信系统中单探测器复合轴结构的粗精解耦难题,通过分析二维关联控制矩阵,得出粗精跟踪解耦的必要条件,提出了一种单探测器复合轴结构的工作方式.在跟踪过程中,相机直接配合子轴执行器完成精跟踪工作,而主轴的跟踪信息由子轴的角度偏转器来提供,同时所有的图像处理算法、位置检测算法、以及粗精伺服控制算法都在现场可编程门阵列中实现,完成了系统的轻小型化设计.实验搭建了测试系统,并对现场可编程门阵列硬件和系统跟踪性能进行测试,结果表明单探测器复合控制系统可以实现跟踪准确度优于3μrad,为工程化奠定了良好的基础.

复合轴控制方案

本文阐述了稳定回路的总体控制方案,并通过仿真分析、验证了采用捷联稳定方式和复合轴控制方案,可以有效提高系统的稳定性和跟踪精度,实现系统对机动目标的瞄准和跟踪要求。

舰载激光武器复合轴跟踪控制系统仿真分析

激光武器毁伤目标的特殊机理使其对光电系统跟踪精度提出了更高的要求,针对此问题本文提出复合轴控制技术。通过对舰载跟踪控制技术的分析,在传统跟踪系统的基础上设计了复合轴跟踪系统的控制模型,并进行了MATLAB仿真验证。仿真显示复合轴控制技术使系统跟踪精度由传统跟踪系统的0.4 mrad提高到4μrad以内。

快速反射镜双X-Y轴控制的仿真研究

介绍了用于复合轴式光电精密跟踪的双X-Y轴FSM控制系统,即增加了与原X-Y控制轴成90°的2个虚轴,以实现对误差变化量的控制。仿真测试表明:该子系统可以对主系统高频噪声进行有效抑制,较单X-Y轴控制精度提高了6″。

空间光通信的粗精复合轴解耦技术研究

国内外的空间光通信系统都采用粗精复合轴结构实现大视场、高精度、高闭环带宽的跟踪系统。粗精控制环解耦问题是复合轴结构控制系统中很重要的问题,它会影响整个APT系统的性能。通过软件仿真和桌面实验,对双探测器的复合轴解耦问题进行了深入的研究,在桌面实验系统中实现了空间光通信要求的3urad的控制精度。

激光跟瞄系统粗精复合轴协同控制策略优化研究

针对激光跟瞄系统的高精度、快响应和抗干扰需求,提出一种粗精复合轴协同控制策略。粗精复合轴协同控制利用粗跟踪红外/电视大视场配合直驱电机对目标进行粗引导,目标进入精跟踪视场后,利用压电陶瓷快反镜配合精跟踪电视小视场进行精跟踪。在粗跟踪过程中,为保证粗跟踪的交班稳定性,将红外和电视跟踪数据进行数据融合。粗跟踪向精跟踪交班后,粗跟踪和精跟踪系统进行协同运动控制,利用精跟踪获得的目标取差值、快反镜的运动角偏移以及粗跟踪的架位信息进行数据融合得到实际的目标瞄准信息。同时,利用低通滤波器形式的交叉解耦控制器使粗跟踪系统跟随精跟踪系统运动,保证精跟踪系统的相对运动位移不超出限位。仿真和试验表明,该方法有效地提高了系统带宽和精度,改善了系统的抗干扰性能。

基于空间光反馈的复合轴跟踪稳定特性研究

复合轴系统通过粗瞄结构和精瞄机构配合,解决了空间光通信大角度和高精度跟踪之间的矛盾,是实现高速率空间光通信的重要手段。但是粗瞄和精瞄配合工作也给复合轴系统带来了复杂的解耦问题,使整个系统的鲁棒性降低,在跟踪速率变化较快的目标时,容易出现振荡,甚至使系统处于不稳定状态。以复合轴系统为研究基础,通过伯德图对系统的跟踪带宽、精度和稳定性进行分析,得到解耦过程是影响复合轴系统稳定性的主要原因。提出了基于跟踪微分器的线性自抗扰复合轴控制解耦方案,在保证系统精度的情况下,抑制系统在解耦过程中可能出现的振荡发散现象。在卫星轨道模拟平台上进行复合轴跟踪实验,实验结果证明,在最大角加速度0.32°/s^(2)的轨道运动和最大角加速度2.26°/s^(2)的微振动情况下,改进复合轴控制有效地提高了系统跟踪的稳定性,最终跟踪精度优于1μrad(3σ)。

机载激光通信系统精跟踪单元变结构控制技术

APT(Acquisition Pointing Tracking)复合轴子系统是机载激光通信系统的核心技术,也是实现机载激光通信的前提和保证,其中,精跟踪单元对粗跟踪残差进一步抑制,决定着整个复合轴的跟踪精度,是APT系统的核心部分。通过对精跟踪伺服单元结构的分析及复合轴APT系统对精跟踪单元的要求,设计了精跟踪的控制函数模型。根据不同飞行平台振动环境的特点,实现了变结构的精跟踪智能控制,使精跟踪的控制精度达到最优,并进行了MATLAB仿真验证。最后,经过APT复合轴的室内实验系统测试得出:在几种典型的机载平台环境下,最终的跟踪精度都保持在3μrad左右。

采用USB2.0接口的双DSP控制器设计

本文主要介绍利用USB2.0作为数据交换接口构建的双DSP模块化控制系统,重点讨论了采用USB接口的控制系统的构成,数据传输中的协议解析方法,接口器件的内部结构。通过该接口与双DSP的实时数据交换与控制的实现方法。在此基础上研制了高性能小型化模块化控制系统,该系统中有两块DSP,分别挂接数字采集通路和模拟采集通路。USB接口可以控制DSP的所有行为。并将该系统成功应用于一复合轴光电跟踪控制系统。本文分析了双检测型复合轴控制的原理。给出了复合轴控制主轴与子轴在此双DSP硬件平台上的实现方案。最后给出了试验结果,证明了这种构架的优越性。

机载激光武器跟瞄控制系统设计与研究

机载激光武器是一种应用于现代战机的高能激光武器,它利用强大能量的激光束直接对目标进行打击或使之失效。同时具有高速度、反应快、命中精度高、杀伤力可控和抗电子干扰力强等优势。文章阐述了激光武器系统的工作原理和组成,对激光武器系统的关键技术及其应用进行了研究。在激光武器作战过程中,对跟踪、瞄准和打击性能都提出了很高的要求,本文重点针对激光光束对目标的跟踪、瞄准两项关键技术进行研究。

自由空间激光通信系统APT粗跟踪伺服带宽优化设计

复合轴APT控制子系统是自由空间激光通信系统中重要组成部分和关键技术,其中粗跟踪伺服单元主要完成高概率、快速捕获和高稳定、高精度跟踪。通过对影响粗跟踪精度的动态滞后误差、平台振动误差和CCD光斑检测误差进行理论分析与MATLAB仿真,并根据复合轴APT结构特性对粗跟踪伺服带宽进行优化选择,使其既能满足粗跟踪精度要求,又能使APT复合轴控制总精度达到最优,最后结合课题建立星际激光通信系统复合轴APT实验系统,实验结果与理论分析和仿真基本一致。

空间光通信ATP系统中的跟瞄技术

在空间光通信中,为实现准确捕获和高精度跟踪,ATP系统采用复合轴控制技术。复合轴控制系统的主轴控制,即粗跟踪控制, 其系统由速度环路和位置环路组成, 控制过程由TMS320VC5416 高性能DSP芯片来完成。仿真和实验结果表明,主轴控制系统的跟踪精度在1 以内,满足ATP系统对精度的要求。

基于FSO自由空间光通信中自动伺服系统的研究

在空间光通信中,为建立可靠的通信链路,捕获跟踪瞄准技术成为了ATP系统的关键所在,伺服系统主要采用了复合轴的控制结构,即粗跟踪和精跟踪两部分,精跟踪是建立在粗跟踪的基础上的,主要是为抑制粗跟踪中残差所引起的扰动。随后对伺服系统的关键参数进行分析,指出提高灵敏度和跟瞄精度的重要性,最后对ATP伺服系统的传递函数进行推导与仿真,得出结果完全满足系统跟踪控制的要求。