海洋浮標(biāo)光學(xué)穩(wěn)定系統(tǒng)控制規(guī)律的研究.pdf

1、光電穩(wěn)定系統(tǒng)是一種集合以機(jī)電一體化、目標(biāo)監(jiān)測(cè)識(shí)別、自動(dòng)控制等技術(shù)為主要研究?jī)?nèi)容,涉及眾多學(xué)科與技術(shù)的復(fù)雜系統(tǒng)。近些年來(lái),伴隨著電子信息技術(shù)的高速發(fā)展,光學(xué)穩(wěn)定系統(tǒng)技術(shù)取得了巨大進(jìn)展并且正在越來(lái)越廣泛地應(yīng)用在軍用以及民用領(lǐng)域。在軍事領(lǐng)域中,它主要應(yīng)用于導(dǎo)彈制導(dǎo)、衛(wèi)星遙控、車載、機(jī)載與艦載等武器裝備;在民用方面,它主要應(yīng)用在遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)控、防火救災(zāi)等領(lǐng)域。
　　海洋浮標(biāo)監(jiān)控裝置主要完成對(duì)海上可疑目標(biāo)的監(jiān)聽取證的工作。為了保證在海洋浮標(biāo)上

2、光電跟蹤裝置的視軸穩(wěn)定以及完成對(duì)可疑目標(biāo)的實(shí)時(shí)跟蹤,本文以三軸光學(xué)穩(wěn)定系統(tǒng)為研究對(duì)象,針對(duì)其中涉及到的系統(tǒng)建模與分析、伺服系統(tǒng)控制以及運(yùn)動(dòng)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的濾波與預(yù)測(cè)等方面進(jìn)行深入研究。
　　本文就浮標(biāo)光學(xué)穩(wěn)定系統(tǒng)研究工作具體如下:
　　首先,本文提出了整個(gè)光學(xué)穩(wěn)定系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案,根據(jù)各個(gè)框架的機(jī)構(gòu)特點(diǎn)提出浮標(biāo)穩(wěn)定平臺(tái)的機(jī)械結(jié)構(gòu),同時(shí)將穩(wěn)定跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)成三種工作模式并且對(duì)三軸穩(wěn)定系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)機(jī)理進(jìn)行分析進(jìn)而完成穩(wěn)定方程的建立。

3、
　　第二,本文在系統(tǒng)組成的基礎(chǔ)上著力分析了穩(wěn)定系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié),并且建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,提出了穩(wěn)定系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu),包括:力矩電機(jī)、PWM、速率陀螺、圖像跟蹤環(huán)節(jié)以及摩擦力矩,提出速度環(huán)與位置環(huán)的概念;在明確控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上建立了整個(gè)光學(xué)穩(wěn)定系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)角度對(duì)整套系統(tǒng)在不同工作模式下的誤差來(lái)源進(jìn)行了詳細(xì)分析,并且研究了轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之間的耦合問(wèn)題以及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與各個(gè)框架之間的轉(zhuǎn)角關(guān)系。
　　接下來(lái),本文還對(duì)光學(xué)穩(wěn)定

4、系統(tǒng)在自穩(wěn)定工作模式下的控制規(guī)律進(jìn)行了研究。從力矩剛度和隔離度的角度分析整個(gè)控制系統(tǒng)應(yīng)該具備的特性,并依據(jù)超前滯后以及模糊控制的設(shè)計(jì)原則分別設(shè)計(jì)出超前滯后校正器和新型多模控制器,然后從動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性、隔離效果、抗干擾性等這幾個(gè)方面進(jìn)行仿真研究發(fā)現(xiàn)新型多?？刂破髟谶@四方面表現(xiàn)效果更好。通過(guò)仿真可知,非線性干擾力矩對(duì)穩(wěn)定系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性造成很大影響。本文還提出一種新型積分滑模變結(jié)構(gòu)控制器來(lái)抑制非線性力矩,取得了良好的抑制效果。
　　最后,

5、本文指出系跟蹤系統(tǒng)在對(duì)可疑目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤時(shí)會(huì)帶來(lái)的時(shí)間的相對(duì)滯后,并提出了跟蹤系統(tǒng)的信號(hào)采樣的準(zhǔn)則以及對(duì)滯后元器件的一般要求;以勻加速運(yùn)動(dòng)為可疑目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)模型對(duì)兩種不基于模型的濾波方法以及Kalman濾波進(jìn)行了目標(biāo)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的預(yù)測(cè)仿真,結(jié)果表明Kalman濾波預(yù)測(cè)精度更高;在跟蹤目標(biāo)的“當(dāng)前”統(tǒng)計(jì)模型的基礎(chǔ)之上,提出用自適應(yīng)Kalman法對(duì)光電探測(cè)器檢測(cè)出來(lái)的跟蹤目標(biāo)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的預(yù)測(cè),從仿真曲線可看出這種方法不僅能克服隨機(jī)噪聲的影響,