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,编码器作为位置传感器,光电转台方位角度作为控制信号,组成位置控制系统并进行调试、试验测试,测试结果表明其实现的光学消像旋性能优于含有机械传动的光学消像旋性能,最终实现光学消像旋高精度位置控制.     

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。     

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。     

消像差条件在共形光学系统中的应用

根据轴对称光学系统中的消像散条件探讨了共形整流罩结构中消像散万向节点位置的存在性.在此基础上,对共形光学系统中消像差万向节点位置进行了理论推导.软件分析结果表明,轴对称光学系统消像差条件对于共形光学系统的设计仍有良好的指导意义,由此得到的"消像差"共形光学系统的残余像差已处于实际成像系统的像差校正能力范围之内.     

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.     

"海洋一号"卫星10通道水色扫描仪光学系统的设计

介绍了2002年5月发射的中国“海洋一号”卫星10通道水色扫描仪的光学系统设计。该系统有10个探测通道,波段从可见到远红外,空间分辨率1．1km,并首次采用了“K镜”消像旋系统。     

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。     

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。     

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。     

高功率激光装置前端能量控制系统

针对神光Ⅱ高功率激光装置前端预放系统输出的能量设计了一种远程能量控制系统,包括半波片-偏振片组合衰减装置以及闭环负反馈控制系统的设计.在光学调整方案上,设计了半波片-偏振片组合衰减装置,对激光能量进行衰减控制.在控制算法上,实现了对能量控制的闭环比例积分微分调整.在调整准确度上,实现了调整准确度为1%,误差低于0.1%的精确控制.本文所设计的高功率激光装置前端能量控制系统利用能量计、步进电机与计算机软件之间的相互通信来实现对能量的闭环比例积分微分控制,适用范围广,可扩展性好,并具有简单易调整、控制精密、结果准确等特点.     

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。     

多旋翼无人机位置控制系统设计

摘要：为解决小型无人机位置控制系统成本高、控制精度低以及控制性能不稳定等缺点,以自主研发的多旋翼无人植保机作为研究对象来设计位置控制器。设计过程中,飞行器的位置建模误差,模型参数变化、GPS定位精度以及外部扰动（如风速）成为有待解决的难题。为解决上述问题,首先设计了卡尔曼滤波器对反馈所得速度和位置信息进行滤波,并采用参考模型滑模控制理论（Model Reference Sliding Mode Control,MRSMC）设计位置控制器,提高控制系统的鲁棒性。为了验证位置控制器的性能,进行了户外飞行实验,实验结果表明,无论是在悬停还是目标点追踪情况下,所设计控制系统都具有良好的跟踪性与鲁棒性     

CYCIAE型回旋加速器负离子剥离引出的光学行为研究

为了CYCIAE型回旋加速器的剥离靶轴线及旋转角的概念设计,必须对负离子剥离后的光学特性进行研究,基于根据CYCIAE型回旋加速器剥离引出特点编制的程序CYCRS,计算了CYCIAE30加速器不同能量束流引出剥离点的位置,并与实际位置进行比较,证明计算所用的理论及方法是正确的,同时,考察了剥离后的束流空间运动的光学特性.在此基础上,确定了CYCIAE70回旋加速器能量为35—70MeV的束流引出剥离点位置.     

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...     

DCG全息图的消像与再显影技术

在DCG材料记录与消像机理的基础上,通过实验分析确定了后处理过程中最佳的水洗消像和异丙醇逐步脱水干燥的显影技术,实现了DCG全息图彻底“消像”以及记录信息的重新清晰再现.由此展现出了DCG在信息隐藏方面的应用前景.     

光学相干控制中脉冲光束等相面的实时测控

描述了飞秒脉冲基频光、倍频光光束位相差对相干控制光电流注入的控制作用,提出一种控制基频光、倍频光在全光孔径干涉光场内的等相面保持一致的实验方案,制作了一套相位差稳定自动控制系统,并应用于光学相干控制光电流实验中,获得较好的实时控制结果.     

相对论微观光学势中的同位旋相关项

采用Dirac Brueckner-Hartree-Fock方法研究同位旋相关的相对论微观光学势, 讨论了其同位旋相关项的处理.采用定域密度近似得到有限核的微观光学势, 以²⁰⁸Pb为例讨论了光学势的同位旋相关性,并与唯象的Lane势进行了比较.     

基于前馈补偿的并联型光电设备稳定平台伺服控制

以并联稳定平台作为研究对象,介绍了并联型光电设备稳定平台的工作原理。根据交流伺服矢量控制原理,建立了并联稳定平台控制系统的数学模型。为提高系统的响应速度和跟踪特性,引入了基于速度和加速度补偿的前馈控制算法,并进行了并联稳定平台控制算法的仿真研究。结果表明前馈控制应用在并联稳定平台系统中可提高系统的响应速度,跟踪微分器和α-β-γ滤波补偿比位置差分具有更好的跟踪效果。     

插入式永磁低速同步电机非奇异终端滑模观测器设计

提出一种以d-q同步旋转坐标系下, 电流为观测对象的插入式永磁同步电机的非奇异高阶终端滑模观测器, 用来获得高性能矢量控制系统所必需的电机转子位置及速度信息. 采用非奇异终端滑模控制, 提高了观测器的动态响应速度及鲁棒性, 利用高阶滑模控制技术的特性, 有效地抑制了传统滑模控制的抖振现象. 同时给出了转速环及电流环调节器的参数设计方法, 转速环调节器采用积分反馈算法, 电流环调节器使用前馈解耦内模控制技术 ,参数在线调整简单. 将该算法应用到2 MW永磁同步低速电机无传感器控制系统中, 实验结果表明, 该方法能够准确计算出电机的位置和速度, 使系统具有良好的稳态精度和动态性能.     

基于STM32的低功耗智能定位阀控制器设计

针对工业控制中传统阀门定位器稳定性差、定位精度低、抗干扰能力差、智能化程度低等缺点,以及我国自主研发生产高精度阀门定位器上的不足。设计了以ARM Cortex-M3 内核处理器作为核心控制器的低功耗智能定位阀控制系统。设计中采用优化的PID控制算法,并采用齐格勒-尼克尔斯法则,自整定PID参数。通过二线制HART 协议实现与外界设备通讯。实践证明自整定PID参数能够更好的适应各种控制现场,控制系统能够稳定、快速的运行实现了阀门位置的精确定位和本安低功耗设计的要求。