机载光电跟踪系统模糊控制的优化设计与仿真

分析了机载光电跟踪系统的构成,并对机载光电跟踪系统的主要组成部分--陀螺稳定平台框架系统设计了基于GA(遗传算法)的模糊控制器,通过遗传算法来优化模糊控制器的规则、参数以及量化因子和比例因子.并对系统进行了详细的仿真研究,仿真结果证明,基于GA的模糊控制器设计获得了良好的控制效果.     

机载光电稳瞄平台的线性自抗扰控制

为了提高机载光电稳瞄平台的抗扰动能力和动态响应特性,在平台上进行了基于线性自抗扰控制的改进控制方法研究。改进的线性自抗扰控制器采用模型辅助的降阶线性扩张状态观测器以及采用系统输出量和输出量微分来产生控制量,不仅可以减小观测器的相位滞后和观测负担,提高观测器对扰动的估计能力,还可以减小观测器滞后和估计误差对控制律的影响。仿真实验结果表明:改进的线性自抗扰控制器在低中频段具有更好的频域特性,阶跃响应实验中表现出更好的动态响应特性,在系统输入为零的条件下,给系统施加幅值为、频率为2.5 Hz的正弦波力矩扰动和正弦波角速度扰动,基于线性自抗扰控制器的系统输出残差峰值分别为0.175（）/s与0.566（）/s,基于改进的线性自抗扰控制器的系统输出残差峰值分别为0.155（）/s与0.030（）/s,实验结果验证了改进方法的有效性。     

机载光电跟瞄平台的模糊自适应PID跟踪控制

为提高机载光电跟瞄平台的跟踪性能, 将模糊控制与PID控制相结合, 通过改变模糊控制器输入与输出变量的论域, 来提高模糊PID控制器的适应性, 以改善光电跟瞄平台的控制性能。仿真结果表明, 该方法能够减小超调量, 缩短响应时间, 提高控制精度, 具有较好的鲁棒性。     

光电稳瞄系统抗强电磁干扰分析

电子技术的进步,为作战平台的性能提升提供了前提,同时也为电子战、电子对抗的发展提供了更多的技术手段。作战平台内外部面临的电磁环境更加复杂,对各种搭载设备的抗干扰能力提出了更高的要求。本文列举了作战平台在电子对抗环境下可能面临的潜在电磁干扰,介绍了光电稳瞄系统应对复杂电磁环境的优势与局限,着重分析了光电稳瞄系统应对电磁干扰的现状,指出：光电稳瞄系统通过良好的电磁兼容性设计能够满足复杂电磁环境条件下的使用。最后展望了光电稳瞄系统下一步电磁兼容性工作的思路与方法。     

机载光电平台实时图像消旋

为消除机载光电平台视轴横滚运动导致的视频图像旋转,提出一种基于FPGA处理平台的实时图像消旋方法。针对每一帧视频图像,先锁定光电平台惯导系统当前输出横滚角,利用快速图像消旋算法对视频图像进行反向旋转,完成机载光电平台视频图像消旋。整个消旋处理系统仅采用单片FPGA实现,能够实现分辨率为1 024×1 024任意角度旋转的机载光电平台视频图像30frame/s的实时消旋处理,消旋角度分辨率为0.1°,消旋位置误差小于1个像素。     

光电稳定平台框架结构探讨

介绍了机载光电侦察稳定平台的几种框架形式,从稳定原理方面分析了各自的优缺点,并指出随着光电侦察技术及装备的发展,四框架两轴稳定平台系统是最佳的选择方案.     

小型机载光电平台电磁屏蔽设计

复杂的战场电磁环境严重影响了机载光电平台的安全性、可靠性和技术指标。为了提高小型机载光电平台的战场工作效能,从屏蔽的角度出发,对其进行了电磁兼容性设计。首先阐述了电磁屏蔽的屏蔽效能,并分别从屏蔽材料的选择、ABS外壳屏蔽、缝隙处屏蔽及敏感单元双层屏蔽等方面对小型机载光电平台进行了电磁屏蔽设计。通过电磁兼容性试验对屏蔽效果进行了验证。试验结果表明,采取合理的屏蔽措施后,小型机载光电平台的视频图像显示正常;传导发射值降低了约20 dBV;电场辐射发射值降低了约10 dBV/m;并且其余各项试验均得到了不同程度的改善。为机载光电平台电磁兼容性设计提供了参考。     

基于鱼群算法的机载光电平台误差分配方法

由于传统误差分配方法效率低,依赖经验反复试凑,难以满足高精度分配的需要。根据机载光电平台目标测量的特点,构建了由大地地理坐标系到光电平台成像系统坐标系的目标测量数学模型,讨论了转换过程中影响精度的主要因素,确定了待分配的目标测量主要误差源,建立了基于蒙特卡罗统计方法的目标测量误差模型。通过将考虑方向性的目标测量误差分配问题转化为无约束的优化问题,运用鱼群算法对满足测量误差总要求的误差源分配方案进行寻优。计算结果表明,本文提出的误差分配方法有效可行,对机载光电平台误差分配具有一定的参考价值。     

光电经纬仪伺服系统动态高型控制

光电经纬仪伺服系统一般是位置、速度双闭的随动系统,其跟踪精度和动态响应能力是衡量系统性能的重要标志.动态高型方法在原有控制系统基础上增加一个或多个积分环节构成高型系统,从而减小跟踪误差.将动态高型方法应用于光电经纬仪伺服系统中,从理论、仿真到工程实现进行了比较全面的研究,获得了一些具有独创性的结论.最后进行了动态Ⅲ型系统的跟踪能力Matlab仿真.当目标为最大加速度60(°)/s2、最大速度60(°)/s的等效正弦时,稳态跟踪误差达1.3″,对于最大加速度120(°)/s2、最大速度120(°)/s的等效正弦,仿真稳态跟踪误差达24″.     

直流力矩电机在机载光电伺服系统中的应用研究

将永磁直流力矩电机引入机载光电伺服控制系统执行机构中可综合实现精度高,体积功耗小等伺服系统性能要求.在对采样电流信号滤波器截止频率的选取规则进行分析论证并给出选择建议的基础上,采用模拟PI电路实现电流闭环,使电流环理论开环特性变为一阶惯性环节,实际闭环截止频率达到1.2kHz.同时在提出一种简单易行的微分实现方法的基础上,将模糊控制引入速度环调节器;由模糊控制+经典零极点配置控制组成的复合控制器使机载光电伺服系统隔离度达到了0.536%,同时阶跃响应的超调为4%.     

机载光电稳定平台建模及动态特性分析

两轴两框架机载光电稳定平台以其机构简单、成本低、体积小的特点广泛应用于小型载机上.载机与光电平台之间、平台框架之间存在复杂的非线性耦合.本文根据运动学、动力学关系,采用机理建模的方法建立了包含内外框耦合力矩的数学模型,并进行了多种状态下的动态特性仿真.结果表明,当框架受扰时内框比外框更敏感,内框能更快恢复稳定.载机角速...     

舰载光电伺服设备的系统辨识研究

系统辩识即获取电机机械时间常数Tm和对应的固有放大倍数K。舰载光电系统由于受到横摇、纵摇、艏摇的扰动,其系统辩识的可信度及精度直接影响到调节器参数的设定,从而对稳态和动态精度会有很大的影响。常规公式法求电机机械时间常数在实际应用中非常不便,并且大多数场合不能求得Tm。本文以PC104硬件平台为依托,推导出的近似逼近e指数函数作为阶跃法获取系统辨识的理论依据,并设计了友好的人机交互界面可以方便的显示、修改系统辩识的结果。试验分析表明,应用Origin拟合e指数函数使阶跃法得到的Tm和K拟合可信度达到96%以上,其拟合误差小于0.1,精度完全满足使用要求。解决了实际工程中获取Tm和K精度低、可信度不高的难题。此方法成功地应用在项目中,并对求得电机机械时间常数有很好的通用性和借鉴性。     

动载体光电稳定平台伺服控制系统设计

基于数字控制器TMS320F28335和驱动器MSK4226模块,利用光纤陀螺作为惯性空间角速率反馈传感器,完成了一种动载体光电稳定平台伺服控制系统的硬件和软件设计.详细介绍了硬件设计要求和原则、实现方法,分析了控制软件需求,设计流程,控制周期.测试结果达到预期要求,并将该系统应用于实际稳定平台设计中.     

一种船载光电稳定跟踪伺服系统的设计与实现

介绍了一种船载光电稳定跟踪伺服系统,着重介绍了功率驱动器与基于TMS320F28335 DSP的数字伺服控制器的设计与实现,简单介绍了系统软件设计和电磁兼容设计。工程实践结果表明:该系统具有较快的动态响应和较强的抗干扰性,能有效地隔离船体摇摆扰动,对类似的工程设计具有一定的参考意义。     

光电设备伺服系统机械谐振检测和抑制

在现代国防军工领域,光电系统被广泛应用于火控、侦察、制导等武器系统中。随着目标机动性能的提升,光电武器系统对其伺服系统动态性能的需求也不断提高,光电伺服系统的带宽也要随之拓展。但机械系统固有特征不会改变,接近或者超过自然机械共振频率的驱动能量就会引起机械谐振。为了提高光电伺服系统性能,需对检测和抑制机械谐振的问题进行研究。首先通过激励信号性质分析,选取性质优良、计算简单的激励信号对光电伺服系统的机械谐振进行参数辨识,然后设计可参数化的陷波滤波器进行在线参数调整,就可实现快速有效地机械谐振抑制。实验结果表明,该机械谐振检测和抑制的方案能够精确地检测机械谐振频率,很好地抑制机械谐振产生的影响,提高光电伺服系统的动态性能。     

光电跟踪伺服系统的自适应差分进化算法辨识

为了获得准确的光电跟踪伺服系统的模型,采用自适应差分进化算法对光电跟踪伺服系统进行辨识研究,该算法根据辨识误差平方和自动调整变异、交叉因子。在输入为正弦离散数字信号下辨识系统的离散模型。为了验证算法的有效性,在频域内与扫频法辨识的一、二阶模型和系统实际输出比较研究。实验结果表明:在相同正弦离散信号条件下,辨识输出与系统实际输出基本一致,与扫频法的RMSE相比减小了20.33%,二阶模型在高频段偏离系统实际输出稍大些,一阶系统输出与系统实际输出基本一致。研究结果表明,自适应差分进化算法计算量小,方法简便,辨识准确,在光电跟踪伺服控制领域具有一定的工程应用价值。     

机载双波段共口径光电瞄准光学系统设计

针对机载双波段共口径光电瞄准系统反射式成像存在中心遮拦与装配难度大的问题,设计了一种前置光路折射式成像的共口径光学系统。应用二组元变焦理论对光学系统的初始结构进行了计算。基于最小可分辨温差（MRTD）模型分析了红外系统的作用距离,根据瑞利判据对系统前向像移进行了补偿残差分析。机载双波段共口径光电瞄准光学系统工作在0.38~0.76 μm的波段内,实现了36~180 mm的5×连续变焦,工作在3~5 μm的波段内,实现了三视场变换,三视场三档焦距之比为3,F数为4。设计结果表明,在?40~60 ℃的工作环境中,光学系统经过光学被动式无热化处理,满足系统成像质量要求。     

机载光电情报侦察系统发展新思路

机载对海探测面临湿度大、云雾多,海面对太阳光的反射强烈、杂波复杂等问题,严重制约光电探测系统对海探测能力。通过分析对海探测的需求,提出全光场相机解决广域监视清晰成像问题,偏振探测提升光电系统“全天候”能力,二维光学旋转扫描技术提升系统集成度和综合化水平等措施,为机载光电情报侦察系统的发展提供了新的思路和方法。     

光电编码器动态误差评估系统

在批量生产小型光电编码器的过程中,出厂检验不仅要对光电编码器动态误差进行检测,也要对不达标编码器进行误差溯源及修正。在实现对光电编码器高、低转速下的动态误差检测的同时,需要快速的定位光电编码器动态误差超标的原因,使生产者能够根据误差超标原因对编码器进行调校。为此,提出了光电编码器检测方法及评估方法,设计了小型光电编码器动态误差检测及评估系统。首先,从低、中、高频率方面对光电编码器误差组成分析,明确了各频率误差的产生原因;然后,提出了采用AR模型谱估计法对动态误差进行评估的方法,并根据误差评估结果给出误差产生因素判定;最后,设计了小型光电编码器动态误差评估系统,实现了对光电编码器的动态误差检测,并给出误差评估结果。所设计的检测系统工作转速范围为0.5~8 r/s,检测精度优于2;误差评估系统能够清晰的显示出动态误差在各频率下的均方值,使生产者能够轻易地找到不达标编码器的调校方法。该系统准确可靠、显示直观,为批量生产光电编码器提供了简单有效的检测评估手段