变结构控制在空间光通信PAT系统中的应用

基于离散指数趋近律和被控对象离散化模型设计了空间光通信的瞄准、捕获和跟踪系统(简称PAT系统)的变结构控制器,通过改变趋近律的参数,消除了系统的抖振现象,使得在滑模方式下系统收敛于平衡点,从而实现了系统远远高于经典频域法对动态目标的跟踪精度。仿真结果表明在跟瞄性能方面变结构控制跟踪动态目标的跟踪精度比经典控制提高了两个数量级,证实了该设计方法的可行性。

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)。

潜望镜式卫星光通信终端的CCD粗跟踪

由于轻小型卫星光通信系统中潜望镜的光学结构随粗瞄机构姿态变化而发生改变,使得相应的跟踪算法变得较为复杂,本文对潜望镜式星间激光通信终端粗跟踪算法进行研究以提高粗瞄机构的跟踪精度。利用矩阵光学方法,建立了潜望镜式光通信终端中光学器件的矩阵模型,在获得CCD测角模型后,推导了基于CCD测角的粗瞄装置自动跟踪算法模型,实现了潜望镜式光通信终端粗瞄装置对目标光束的快速跟踪,并对模型进行了相应的实验验证。实验结果表明,该CCD测角跟踪模型正确地反应了实际终端中的光学传递关系,能够正确地对CCD图像位置信号进行处理并获得稳定跟踪角度,平均跟踪精度优于10μrad,满足卫星激光通信中稳定可靠、高精度粗跟踪的要求。本文提出的方法对类似的光学系统具有借鉴意义。