地平式望远镜跟踪机架结构设计与分析

针对某700 mm口径地平式望远镜系统,提出了一种U型跟踪架的结构设计方案。跟踪架结构中方位轴系采用双排密珠球轴承,轴承设计为双排轴向止推钢珠及双排径向钢珠结构,滚珠的密集及均化作用可保证轴系具有高回转精度。俯仰轴系设计采用一端固定、一端游动的结构方式,以补偿机械误差及热变形对回转精度的影响。对望远镜跟踪架进行有限元建模,分析得出其一阶谐振频率可达到47.6 Hz,说明它具有良好的模态特性。使用电子水平仪及自准直仪分别对方位轴及俯仰轴进行定量检测,方位轴轴系晃动优于1.3″,俯仰轴轴系晃动优于1.8″。通过仿真分析及实验测试,证明设计的望远镜跟踪架结构具有高刚度及高回转精度,为同类跟踪架的结构设计提供了一定的参考价值。     

结构误差对两轴四环架光电数据输出精度影响分析

利用坐标变换基本理论,建立两轴四环架结构光电系统目标坐标数据输出数学模型,重点分析了两轴四环架的机械结构误差对数据输出精度的影响,提出了该类结构加工、装配时必须控制的误差项,并对如何控制各项误差提出了具体建议.     

大口径望远镜结构热分析

为了评估温度对望远镜的影响,针对某地基光电望远镜,建立了包括光学组件,跟踪架结构以及电控设备等在内的有限元热模型.在传导、对流、辐射以及热流等不同热环境下进行热分析,计算了望远镜光机结构的时间和空间温度分布.根据温度分布进行了热-弹性分析,得出了望远镜结构的热变形.分析表明:温度变化对望远镜跟踪架以及主光学系统的影响很大,对主次镜造成的相对位移达到毫米级,必须进行严格控制.最后从防护圆顶、跟踪架以及主镜等方面入手给出了热控设计方案.     

码垛机器人运动学分析和控制系统设计

针对一类关节坐标四自由度码垛机器人,对其机械传动结构进行分析,构建其运动学坐标体系。根据码垛生产特点,运动路径规划采用设定点位法,其中一些点位的脉冲坐标通过示教法直接确定,其余点位脉冲坐标则通过正、反运动学求解获取。为降低运动学求解复杂程度,将三维空间坐标体系的求解,先分解到两个平面坐标中单独进行,然后再加以合成。控制系统以PLC为核心,各轴驱动采用高精度交流伺服系统,通过原点回归确定各轴原点,根据目标点位实时计算各轴运动脉冲数和频率,采用绝对定位驱动方式实现机器人各轴联动。实际运行效果表明,运动学求解复杂程度的降低,提高了系统运算速度和实时性,而绝对定位方式可避免相对方式下的累积误差,从而提高了系统的运动精度。     

两轴四环架稳定系统抗扰性能分析

两轴四环架稳定是一种高精度的陀螺稳定方案,广泛应用于机载光电侦察吊舱等侦察监视设备中.分析了两轴四环架稳定平台的主要扰动源及其对系统的影响,根据多框架光电稳定平台的结构推导出各框架的运动学耦合方程,并且分析了该光电稳定平台在抗扰性能方面的主要优点.对两轴四环架系统控制模型的仿真计算表明两轴四环架稳定系统的稳定精度为0.04mrad.     

蒸汽发生器检测机器人运动分析与控制实现

在核电站蒸汽发生器复杂环境下,为准确控制机器人完成管板检测任务,提出了一种基于STM8处理器的爬壁机器人运动控制方法。针对机器人两个不同轴线驱动轮的结构特点,运用运动学理论建立了机器人运动方程,分析了机器人的运动特性。设计了爬壁机器人硬件控制电路,为提高机器人的控制精度,采用了位置环,速度环和电流环三环PID软件控制策略。最后,对此控制方法进行了相关实验验证。实验结果表明,爬壁机器人控制电路设计合理可靠,三环PID算法实现了较好的运动效果,满足设计要求。     

椭圆涡环相互作用的离散涡数值模拟

本文发展了三维离散涡模型研究了单个椭圆涡环以及两个沿同一轴线运动涡环的相互作用.首先用两个相向运动圆涡环的碰撞过程与实验的对比验证了模型的有效性,随后研究了单个椭圆涡环的运动,得到了其长短轴交替互换周期的表达式.最后以此为基础分别研究了沿同一轴线两个椭圆涡环的相向碰撞和交替穿越过程,发现碰撞后生成的新涡环变大而形状与涡环的初始形状相似,而在两个椭圆涡环的相随运动中其长短轴交替互换则始终贯穿于交替穿越过程.     

天顶附近三轴光电跟踪系统Z轴运动状态分析

针对三轴光电跟踪系统在地平式盲区内的跟踪策略所具有的多样性,对天顶附近三轴光电跟踪系统Z轴运动状态进行了分析.仿真结果表明：地平式盲区内Z轴做匀角速运动有利于     

使用激光跟踪仪测量研磨阶段离轴非球面面形

为满足离轴非球面镜在光学检验前的面形检测需求,对使用激光跟踪仪测量离轴非球面的方法进行了研究。详细介绍了使用激光跟踪仪测量离轴非球面的检测步骤及数据处理方法。使用激光跟踪仪对一处于研磨阶段的口径为150 mm,顶点曲率半径为1200 mm,离轴量为240 mm的离轴抛物面镜进行了测量,进行了测量不确定度分析并与三坐标测量机的测量结果进行了比对。结果显示激光跟踪仪与三坐标测量机的面形测量峰谷值一致性优于1 μm。分析及实验结果表明此检测方法简单易行,灵活通用,适用于离轴非球面抛光前的面形检测。     

两轴光电跟踪仪高仰角跟踪盲区分析

 从轴准直误差、动态滞后误差两方面分析了采用俯仰轴叠加于方位轴光机座结构方式的光电跟踪仪在高俯仰角跟踪时的误差变化及由此导致的盲区问题,从轴准直误差和动态滞后误差两方面对高仰角跟踪盲区的形成及其空间分布进行分析,并用MATLAB进行了仿真,给出跟踪盲区随方位、俯仰角变化的的分布图形。从盲区分布图形可以看出：光电跟踪仪在性能一定的情况下,跟踪盲区随着仰角增大而增大,并结合直线航路给出这两种误差导致的跟踪盲区的计算方法。跟踪直线航路实验数据显示跟踪误差随着仰角增大而增大。     

三轴光电跟踪系统对地平式天顶盲区出入点的判定方法

三轴光电跟踪系统可以全方位跟踪空间目标,在地平式光电跟踪系统天顶盲区内通过转动X轴实现快速高精度跟踪。用多种三轴光电跟踪系统对地平式天顶盲区进行判定,包括目标距离信息判定方式、Z轴转动速度判定方法、预置盲区判定方法等。判定方法的选择直接影响三轴光电跟踪系统的跟踪精度。理论分析和仿真表明：以Z轴的最大保精角速度来判定地平式盲区的出入点使三轴系统在天顶附近有更高的跟踪精度,且可实现跟踪方式的平稳过渡。     

两轴四框架结构光电稳瞄吊舱减振器谐振频率计算与试验

根据振动理论分析两轴四框架系统选择减振器的要点,对某型直升机内外框架刚性连接的吊舱进行扫频振动试验,测量了谐振频率和谐振点的扫频放大率,绘制了放大率曲线。通过使用放大率曲线计算内外框架刚性连接时系统的三向刚度。并根据减振器刚度值,利用弹簧串联刚度的计算方法计算了使用减振器系统的三向刚度和谐振频率。重新进行试验后,结果表明系统谐振频率和放大率都满足要求。该结构使用减振器的要点是：减振器放大段位于伺服带宽内,系统谐振频率避开外界扰动频率以及放大率应尽可能小。     

Research on six degrees of freedom compound control technology for improving photoelectric pod pointing accuracy

High line-of-sight (LOS) pointing precision is a prerequisite for improving the laser confrontation capability of a photoelectric interference pod. In a traditional photoelectric pod, the time delay in TV tracking reduces the system phase margin, system stability and LOS pointing precision. In view of this deficiency, a normalized LMS algorithm is introduced to compensate for the TV camera delay in the inner gimbal position loop of a two-axis and four-gimbal structure, which can allow a pod to avoid system phase margin reduction. Meanwhile, a fast steering mirror (FSM) system is used to improve the LOS pointing precision. First, this paper proposes a normalized LMS algorithm. Second, a compound control structure, with an outer gimbal analog controller and an inner gimbal lag–lead controller, is designed. Finally, the FSM beam control precision is analyzed. The experimental results show that the normalized LMS algorithm yields almost no delay; moreover, the azimuth and pitch beam control accuracies are greater by a factor of 15 and 3, respectively, compared with those of a conventional photoelectric pod.     

基于机器视觉的轴偏角归一化检测系统

在复杂的测控、发射、跟踪等系统的制造和使用中，分系统或部件间的安装位置偏差会影响控制、跟踪、发射的精度和系统其他指标测量结果的准确性，因而需要进行测量和校正。提出了基于视觉图像定位光斑中心的轴偏角测量方法，并基于LABVIEW虚拟仪器平台构建了机器视觉测角系统。以某大型武器系统为测试平台，对不同属性的轴(如发射轴、瞄准轴、激光指示器轴、制导中的测量基线等)进行归一化测量和校准，得到了满意的效果。     

光电跟踪系统论证与设计

以配套于武器系统的光电跟踪系统为基础,论述了光电跟踪系统在论证与设计中应主要考虑的问题。从实际系统情况出发,讨论了光电跟踪系统的传感器选择原则和T型与U型架式配置优缺点。分析了确定作用距离、跟踪精度、响应速度、工作范围等核心指标的主要因数,确定了与核心指标相对应的光电跟踪系统内部的指标需相应考虑的因数,提出了导引截获、轴系关系等与系统关联的技术因数等。     

Dynamic aberrations correction of Roll-Nod conformal seeker based on the diffraction surface and anamorphic asphere surface

Traditional optical domes are spherical, which have a large air resistance coefficient. In order to reduce the coefficient of air resistance, conformal optical technology was proposed, which used a streamlined design of the outer surface of the dome. However, conformal domes generate dynamic aberrations varying significantly with look angles in the field of regard(FOR). Thus, correcting the dynamic aberrations is the core task of conformal optics. This Letter presented a correcting method of dynamic aberrations based on the diffraction surface and anamorphic asphere surface. This method is derived from the arch corrector and can only be used on the Roll-Nod gimbal. For the seeker with a Roll-Nod gimbal, the arch corrector is replaced with a diffractive surface superimposed on the inner surface of the conformal dome. To correct astigmatism, which is the main aberration that needs to be corrected, anamorphic asphere surfaces are used in the imaging system. Compared with the arch corrector, this method can reduce the size of the correction element while retaining sufficient design freedom. Design results show that this method can well correct the dynamic aberrations in a larger FOR. With a simpler form in structure, this method can improve the reliability of conformal optical systems and promote the application of conformal optical technology.     

机载稳瞄控制系统模型及仿真分析

瞄准线高精度稳定是机载光电稳瞄系统的主要指标和关键技术。根据四框架稳瞄系统的工作原理，以手动跟踪模式为主要研究对象，建立了稳瞄伺服控制系统模型。考虑到直升机扰动特点，对线扰动、角速率扰动、摩擦力矩、弹性力矩等各种扰动因素也建立相应的数学模型，同时在各种扰动因素作用下利用Matlab对机载高精度稳瞄系统的手动跟踪控制模式进行了仿真设计分析和理论研究，设计出适合的控制器。此模型在实际系统中获得验证，对稳瞄伺服控制系统的设计具有参考意义。     

新型机载光电平台万向架及其关键技术

介绍了国外新型机载光电平台万向架及其涉及的关键技术。结合机载光电系统装备产品发展趋势,叙述了机载光电系统万向架平台技术现状,从万向架平台配置、隔振形式以及稳定精度等方面做了介绍;从任务集成、高精度稳定以及运动补偿等方面分析了机载光电系统对万向架平台提出的更大任务传感器布局空间、更强的运动补偿功能以及更高的环架稳定性能等要求;研究了国外新型的无约束驱动-主动随动和并联式-主动随动机载光电万向架平台创新技术,结果表明,国外新型机载光电平台万向架在任务负载/万向架质量比大于1的基础上,实现了3轴优于5 μrad的稳定性能;最后提出了新型机载光电万向架平台关键支撑技术。     

Electro-optical properties of superlattices

In the long-wavelength approximation, the dependence of electro-optical properties of superlattices on the mutual orientation of crystallographic axes forming the layer structure is studied. It is shown that electrooptical crystals can be used as a base for the production of layered periodic structures that are insensitive to the external electric action. The conditions for obtaining superlattices with a high electro-optical efficiency are found. The results of a numerical simulation can be used for the production of high-efficiency electro-optical materials with optimum parameters, which are required for the development of information transfer systems.