面向光电跟踪平台稳定成像控制方法的研究

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高精度稳定平台可以有效地稳定视轴,保证侦察的实时高效。然而稳定平台系统中模型的变化与不确定性、转动系统的各种摩擦力、外界环境的干扰等多种因素会对其视轴稳定精度造成很大影响。视轴稳定精度达不到要求将直接导致图像震颤、不清晰,严重时会导致目标脱离视场,从而丢失目标。本文通过对各种先进控制方法的学习,对稳定平台上述存在的不足进行研究,从而达到提高稳定平台视轴稳定精度的目的。同时,在稳定平台上适用的控制算法,同样可以运用到与稳定平台类似的高性能伺服系统中。  本文主要包括以下研究内容:  模型分解,传统建模方法没有考虑参数变化的影响,本文在分析了稳定平台建模基础之上,考虑采用加性分解理论对其进行分解。对主系统设计控制器,保持其稳定。对辅系统设计补偿器,使其在有限时间内趋近于零,保持系统镇定。将设计目标明确化。  视轴稳定是衡量光电稳定平台性能的一项关键指标,视轴稳定精度与稳定成像有直接关系,若精度达不到要求,会导致图像震颤。低速运行时,摩擦力矩是影响其动态性能的重要因素,在位置闭环反馈控制的基础上设计加速度反馈环节,增加对摩擦的抑制能力。对稳定成像造成影响的干扰类型有很多,它们可以统称为等效干扰。面向鲁棒内回路环节设计干扰观测器来补偿系统的等效干扰,在分析干扰观测器DOB的原理之后,设计基于速度信号的速度干扰观测器VDOB,简化鲁棒内回路的设计过程。扩张状态观测器ESO可以补偿未知扰动。将三种干扰观测器分别合理应用到稳定平台伺服系统进行干扰的估计和抑制,并对实际控制效果进行比对分析。  闭环控制器,光电跟踪伺服系统的控制要考虑伺服电机的驱动力和电机转角位置的关系,位置的二阶导数为加速度,驱动力与加速度有直接关系,因此可以将控制目标从加速度层面进行控制。为了实现视轴的精确跟踪,从系统加速度角度出发,设计基于加速度的PD控制器。  控制策略的实物验证,在介绍视轴运动控制实验装置后,对实验装置的软件组成及运行流程作出简短说明。将本文所提基于加性分解的复合控制策略在内框实施。
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