光学消像旋高精度位置控制系统的算法与实现

为了解决周视光电观瞄设备中光学消像旋齿轮传动所带来的误差大、间隙难以控制等不足,本文提出去掉光学消像旋的机械传动,将其变为无机械传动的位置控制系统.结合现代控制理论,在分析了光学消像旋位置控制系统中被控对象模型的基础上,设计以比例-积分-微分控制器为主,非线性控制为辅的融合控制算法.以单片机C8051作为控制核心,编码...     

光学消像旋的电路控制系统研究

 针对周视光电观瞄系统中机械传动装置实现光学消像旋的情况,分析了传统光学消像旋的利弊。通过简化机械装置,建立了控制对象的数学模型,根据系统实时控制处理的要求,设计了数字控制和模拟控制的混合电路,提高了系统的稳定性和可靠性。运用MATLAB/SIMULINK对控制系统的典型情况进行仿真。仿真结果表明,该电路系统都能满足精度和实时性等指标要求。     

航空光电侦察平台内藏式扫描系统像旋分析及补偿

为了解决传统光电侦察平台外露球形结构增大飞机雷达散射截面的问题,提出一种采取双反射镜绕俯仰轴和方位轴旋转实现大角度扫描的方法,该扫描方式的外露尺寸小,可与载机进行共形设计以保证飞机隐身性能。基于光反射矢量理论,对扫描系统成像特性进行了研究,对双反射镜绕俯仰轴和方位轴旋转所产生的像旋进行了定量分析,得出了像旋角大小和方向与双反射镜旋转角度和方向的确切关系,并以此作为像旋补偿的理论依据,提出一种通过控制消旋棱镜消除像旋的双向控制方法,实现扫描镜与消旋机构的严格协同运动。通过成像实验进行了验证,消除了所产生的像旋,计算可得消旋精度均方根值小于8′,实现了较高精度光学消像旋。     

基于永磁同步电机的光电设备新型驱动研究

针对目前光电设备中直流电机的惯量大、成本高、需要维护等问题,提出了交流伺服控制系统,以适应新型光电设备的发展要求或替代目前的直流控制系统。以永磁同步电机为控制对象,分析了永磁同步电机的磁场定向矢量控制原理,以获得类似直流电动机的控制效果。通过复合式光电编码器确定永磁同步电动机转子的初始位置,设计了永磁同步电机伺服控制系统的硬件电路。以id-0的矢量控制方法实现了永磁同步电机位置闭环伺服控制,能够满足新型光电设备跟踪控制系统的快速与稳定性要求。     

高精度光学平台调焦控制系统

针对经纬仪、量子通信望远镜等光电跟踪控制系统光学平台调焦的需要,在保证跟踪控制性能和可靠性的基础上,设计了一种低成本、小体积的高精度光学调焦控制系统,以先进精简指令集计算机处理器和现场可编程门阵列为核心组成比例-积分-微分光学控制平台来实现调焦控制。分析如何提升光学平台调焦精度,利用基于缓冲运放进行信号扩展的方法提升光学平台调焦控制反馈偏差信号精度,提出3种反馈信号补偿方法并进行对比和分析,选择等分中值补偿方法对电位器反馈信号进行补偿,在不影响调焦时间的基础上简化了软硬件设计,提升了调焦精度和效率,具有低功耗、实现简单、成本低、体积小等优点。在实验中,对获取的调焦图像采用主观分析和客观评价标准相结合的方法进行调焦效果验证,证明了该设计的优势。该设计已用于某光电跟踪探测项目,在1μm级调焦精度时全程调焦时间约为3s,反应快速,性能稳定可靠。     

潜望式瞄准镜中消像旋棱镜的装调工艺技术

当潜望式光学系统中反射镜绕机械轴转动时,影像会在视场中绕光轴旋转严重影响观瞄。消像旋棱镜可以使像产生反向转动从而消除这种影响。从探索潜望式瞄准镜中消像旋棱镜的装调工艺出发,通过对2种常用消像旋棱镜在光学系统中对光线折转的分析,提出了其光机装调过程的判断依据,总结了2种消像旋棱镜应用的装调工艺方法,并提出了在平行光路中检测消像旋棱镜固定前后的分辨率以保证成像质量。经过多个项目的验证,此方法能有效降低消像旋棱镜的装调难度,装调后消像旋棱镜光轴与系统基准轴偏差控制在30以内。     

光电反馈式静电悬浮的光电控制系统

本文给出了基于直流高压静电场的光电反馈式静电悬浮系统的实现方案,介绍其工作原理,主要讨论该悬浮操作的技术核心-光电控制系统,提出了光电控制系统中的单元技术:激光三角法测距和比例积分差动(PID)控制的实现方案.我们采用仅有一路伺服控制的光电控制系统进行实验,获得了绞好的结果.实现了悬浮体的开关式悬浮控制.证明了我们的光电控制系统是完全可行的.     

二维扫描镜像旋特性分析

扫描拼接技术由于原理简单、易于实现而被广泛应用于全景成像系统中,然而该系统中使用的二维扫描镜在工作过程中会引起图像旋转.对二维扫描镜引起的像旋进行特性分析能够指导全景成像系统中像旋校正.假设物理为球面,基于光学反射矢量理论基础对水平扫描和俯仰扫描进行像旋特性分析比较.仿真结果表明二维扫描镜在水平扫描时像旋角与旋转角比例为1∶1,而俯仰扫描不存在比例关系,可以对精确实现光机消像旋提供指导作用.     

用于空间通信的小型化高功率低噪声光纤放大器

针对空间应用设计了结构紧凑、高功率、低功耗的光纤放大器.在电学设计上,以数字信号处理芯片为核心处理器设计了泵浦源驱动控制系统,形成了输出-检测-再输出的闭环控制逻辑,通过自动功率控制保证输出稳定性,同时降低泵浦源功耗,提升电光效率.在机械设计上采用光电分离模块化设计,不仅有利于散热和保持紧凑的结构,而且实现光学部分与电...     

摆动镜随动系统的设计与实现

光学摆镜是某红外目标干扰模拟器的核心部件,要求光学摆镜运动位置控制精度高、响应时间短。在系统建模和仿真分析的基础上,提出了一种光学摆镜伺服控制系统的设计和实现方法。光学摆镜伺服控制系统是以DSP为核心,采用了位置控制回路和速度控制回路双闭环数字PID算法,利用有限转角力矩电机作为控制系统的执行机构,使用高精度旋转变压器作为控制系统的测量部件。实验结果表明,该伺服系统控制精度高,响应时间短,具有很好的工程应用前景。     

电控径向滤波器的横向超分辨与轴向焦移

提出一种光瞳滤波器来同时实现横向超分辨和轴向焦移效应的电控制.该光瞳滤波器由两偏光镜及包含有径向双折射元件的任意偏振态的电控旋光器组成.利用径向双折射元件对光偏振态的空间调制作用，结合旋光器对任意偏振态光的旋光作用，与两个偏光镜结合，实现了空间偏振态的重新分布.利用庞加莱球及琼斯理论进行了分析，结果表明，借助这种电致位相延迟来实现的偏振态调制效应，可同时实现横向超分辨与轴向焦移效应.对能够同时获得横向超分辨与轴向焦移的情况进行了分析，得到了系统各组成参量及电光调制范围.     

光电雷达红外调制检测技术

因红外调制检测技术用于检测扫描积分型光电雷达调制器的工作性能,为此设计一套与调制器固有属性匹配的光学传递和激光准直系统。运用标准伺服控制理论为调制脉码信号建立Ⅲ型条件稳定的轴系扫描模型,通过截获、跟踪视场切换及驱动电压调幅,使模拟红外汇聚的激光扫描光束与3°×3°、40′×40′十字靶标重合,计量扫描视场及零位精度偏差,采集标定反射镜振动位置和扫描频率的过零脉冲,用以实现红外信号调制性能的检测。测试结果表明,该红外调制检测技术对调制器扫描视场的精度测量优于0.5′(1σ),零位误差的精度测量不大于5′(1σ),系统检测的相对误差不大于±1%,满足光电雷达红外光轴瞄准线工艺装配的精度要求,可应用于线列扫积型调制器的性能检测。     

双天幕靶交汇测量弹丸飞行参数原理

提出了两种新型天幕靶的设计原理。采用敏感面较大的真空光电管、多狭缝光阑板以及标准光学照相镜头作为基本部件,将狭缝光阑板设计成"N"字和"三"字形,就可以分别构造出"N"字和"三"字形光幕。两台完全相同的天幕靶正交放置在弹道上,配合数据采集仪和计算机,依据数据采集仪记录的弹丸穿过各光幕的时间和光幕的几何参数,计算出弹丸的飞行参数。介绍了天幕靶的结构和光路设计以及测量原理,给出了测量公式。设计的天幕靶能够用于靶场,实现对弹丸速度、着靶坐标、飞行方向角的单项测量和多项同时测量。     

轻武器光电瞄准具

轻武器瞄准具可提高武器的打击精度和杀伤力，世界各国军队竞相装备。概述了机械瞄准具、光学瞄准具、光电瞄准具和综合瞄准具的工作原理和特点，介绍了目前世界各国装备的机械和传统光学瞄准具、微光夜视瞄准具、新型光电瞄准具、热成像瞄准具和综合光电瞄准具的现状，给出了各类典型光电瞄准具和昼夜简易火控系统的发展状况和参数，指出目前及今后机械瞄准具和光学瞄准具仍然是轻武器装备不可缺少的配置，不同类型光电瞄准具是装备的重点，综合光电瞄准具是轻武器瞄准具以后发展的方向。     

双视场柔性切换成像系统设计

针对光电系统视场切换问题,提出柔性切换方案,提高视场切换的速度与精度。根据某光电跟踪装置对光电成像系统小型化、轻型化的要求,设计了双视场一体化同轴、共像面光学系统,利用偏振片的起偏原理,将大小2个视场的光学系统分为俯仰偏振和偏航偏振2个光学通道,再利用液晶旋光（0,90两位置）效应和偏振片检偏原理,对俯仰偏振和偏航偏振2个光学通道进行分时选通（即柔性切换）。测试表明,2个光学通道的（柔性）切换时间只有几个毫秒,是机械式切换的1%左右。实验验证双视场柔性切换成像系统技术方案可行,能满足某光电跟踪系统的要求。     

光电吊舱大速率平稳跟踪补偿技术研究

针对某型号光电吊舱大速率跟踪时的不平稳现象，提出了一种改进的滤波滞后超前补偿网络。运用MATLAB软件建立了系统机械传动装置的数学模型，分析了该滤波网络对系统动态性能的改进效果。相对于常规滤波器，该滤波网络既考虑了中心谐振频率对系统动态性能的影响，又兼顾了其他谐振点对系统性能的影响。实验结果表明：采用该滤波网络能显著提高系统的动态性能，有效抑制抖动幅度，且数字滤波更易于实现。     

All optical spectral switches

It is shown theoretically that the nonlinear optical Kerr effect can be used to build an all optical configuration controlling spectral switches. The main advantage in it is that it can greatly simplify the control method compared to previous schemes using the aperture mechanism or electro-optical one.     

机械变速压力机电液伺服自动控制系统设计

对机械变速压力机自动控制系统进行设计,可以提高压力机的运行效率,增强其实用意义。当前利用可编程控制器对机械变速压力机自动控制系统进行设计时,无法实现高效稳定地设计,存在成本高、设计工艺复杂、系统运行稳定性差以及响应时间长等问题。为此,提出一种基于TMS320LF2407A的机械变速压力机电液伺服自动控制系统设计方法。过程中系统控制模块中的自编全浮点的运算和变参数PID程序对系统进行实时控制,PLC通过通信的形式采集压力信号;电源模块采用LM2575系列的稳压器完成12V~5V的DC/DC转化;时钟模块利用晶振当作振荡源与闭合回路结合,并配合内部的震荡工期生成控制系统的时钟信号;复位模块采用手动复位形式通过按复位钮实现系统复位;接口电路选取了CTM1050的CAN收发器所设计的CAN总线完成接口电路的设计,通过以上部分组建控制系统的硬件部分。系统的软件部分利用对PID在机械变速压力机电液伺服自动控制规律的计算,根据位置式的PID控制算法对机械变速压力机执行元件进行控制,并通过增量式的PID控制算法获得系统的增量完成软件的设计。实验证明,所提方法提高了系统的稳定性,减少了系统响应时间,增强了系统的抗扰能力。     

光束控制系统组件化仿真及运动解耦方法研究

利用激光系统组件化仿真软件构建了光束控制系统的组件化仿真框架,对几何/波动光学传输、光束定向器机架与其内部光学元件的耦合运动进行了仿真,提出了目标脱靶量数据和传感器图像自动更新、光束定向器机架与其内部多块快速倾斜镜控制驱动量自动解耦的数值仿真新方法,并在动态跟踪控制可视化过程中完成了光束定向器机架、多块快速倾斜镜驱动控制以及光学传输成像的仿真,满足了光束控制系统建模仿真的普适性、灵活性、易用性设计目标。最后,大气传输校正联合仿真实例证明:利用精跟踪、自适应光学技术能有效抑制大气低频扰动幅值,校正高频扰动的影响。