柔索傳動(dòng)輕量化光電吊艙研制.pdf

1、光電吊艙是車載、機(jī)載、艦載武器裝備的重要組成部分，主要用于完成目標(biāo)搜索跟蹤、環(huán)境特征識別、戰(zhàn)場態(tài)勢感知、火力打擊引導(dǎo)等任務(wù)。光電吊艙在機(jī)載條件下的應(yīng)用尤為普遍，載機(jī)的快速更新?lián)Q代對光電吊艙提出了越來越高的性能要求。近年來，小型飛機(jī)尤其是小型無人機(jī)迎來了快速發(fā)展，為適應(yīng)其需求，光電吊艙開始朝體積小、重量輕、功能集成、指向精度高等方向發(fā)展。
　　傳統(tǒng)的傳動(dòng)方式（如齒輪傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)）由于存在固有的摩擦、空回、間隙等非線性因素，制約了伺服

2、運(yùn)動(dòng)性能的提高，難以滿足光電吊艙的輕量化高精度要求。而柔索傳動(dòng)這一新型傳動(dòng)方式具有質(zhì)量輕、精度高、空回小、布局靈活等優(yōu)點(diǎn)，在精密指向機(jī)構(gòu)中具有良好的應(yīng)用潛力。本文著眼精密柔索傳動(dòng)在小尺度平臺的工程應(yīng)用問題，通過系統(tǒng)設(shè)計(jì)研制出一款質(zhì)量小于1kg、穩(wěn)定精度優(yōu)于1mrad的光電吊艙，并結(jié)合實(shí)際裝置對吊艙的建模與控制問題進(jìn)行研究。論文的主要工作包括以下幾個(gè)部分：
　　1．為明確光電吊艙的工作機(jī)理，從穩(wěn)定方式、結(jié)構(gòu)形式、慣性器件等方面分析了

3、光電穩(wěn)定平臺的結(jié)構(gòu)功能特點(diǎn)。結(jié)合研制任務(wù)書的指標(biāo)要求進(jìn)行需求分析和總體方案設(shè)計(jì)，為后文的詳細(xì)設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。
　　2．為明確傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的負(fù)載要求，分析了吊艙的載荷特性。在載荷分析的基礎(chǔ)上，按照規(guī)范流程對兩軸柔索傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，對系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件進(jìn)行靜動(dòng)力學(xué)校核，最終確立了輕量化吊艙的機(jī)械結(jié)構(gòu)。
　　3．為實(shí)現(xiàn)吊艙的伺服控制功能，進(jìn)行了軟硬件設(shè)計(jì)，重點(diǎn)分析了電源電路、驅(qū)動(dòng)電路、陀螺信號處理電路的設(shè)計(jì)過程，開發(fā)了嵌入式軟件，構(gòu)建了

4、一體化操控終端，形成了完善的功能平臺。
　　4．為全面了解系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性，建立了吊艙伺服軸的模型，在建模過程中重點(diǎn)分析了摩擦力矩?cái)_動(dòng)對速率穩(wěn)定回路的影響，并在 Simulink仿真平臺上采用擾動(dòng)觀測器對其進(jìn)行補(bǔ)償。
　　5．為驗(yàn)證建模和觀測器仿真的效果，依托精密轉(zhuǎn)臺搭建半實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)平臺，采用掃頻方法得到系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，通過對比，檢驗(yàn)了理論建模和實(shí)驗(yàn)建模的一致性，評估擾動(dòng)觀測器的摩擦補(bǔ)償效果，最后進(jìn)行了兩軸穩(wěn)定精度測試，結(jié)