高精度小型光电稳像平台控制技术研究

CORC > 沈阳自动化研究所 > 中国科学院沈阳自动化研究所 > 光电信息技术研究室

题名	高精度小型光电稳像平台控制技术研究
作者	张伟明1,2
答辩日期	2019-02-28
授予单位	中国科学院沈阳自动化研究所
授予地点	沈阳
导师	史泽林
关键词	光电平台视轴稳定滚仰结构动力学模型自适应补偿
学位名称	博士
其他题名	A Study on Control Techniques for High Accuracy Small-sized Opto-Electronic Stabilized Platform
学位专业	模式识别与智能系统
英文摘要	视轴稳定精度作为飞行器光电系统稳像平台的一项核心性能，体现了系统抑制载体扰动影响、稳定视轴空间指向的能力。随着光电系统向小型化方向发展，平台环架的质量不平衡等内在因素影响将更加突出，在气流冲击扰动等外界因素的综合影响下如何实现高精度稳像，是智能控制领域的一项挑战性难题。深入研究扰动作用机理及其稳定控制策略和方法，具有重要的学术和应用价值。论文内容包括下几个方面：第1章阐述了小型化光电系统稳像平台高精度控制技术的研究背景与意义，对方位俯仰式和滚仰式稳像平台结构与控制技术的国内外研究现状进行了总结。第2章研究了稳像系统扰动模型关键参数的离线辨识与测量方法。建立了系统的扰动力矩模型，利用电机电枢电流与输出力矩的近似线性关系，对阻尼力矩进行间接观测，实现了基于最小二乘算法的系统阻尼系数辨识；提出了基于台面位置恢复控制的平台负载质量偏心距测量方法，研制了精密静平衡测量系统，实现了偏心距矢量的精确测量。第3章研究了方位俯仰结构稳像平台的动力学建模与控制方法。建立了载体姿态和振动扰动下方位俯仰式稳像平台的运动学和动力学模型，分析了载体扰动下各类扰动力矩以及负载惯量对视轴稳定的影响机理。提出了基于陀螺积分的稳定控制方法，有效抑制了视轴的低速漂移。提出了广义预测-滞后超前串级控制方法，将频率响应规划和信息预测控制相结合，有效改善了系统的动态响应品质。提出一种扰动力矩前馈补偿控制方法，采用预测滤波方法实现扰动力矩的在线估计，解决了扰动力矩重构过程中的多传感器信号噪声影响问题，构建前馈力矩回路，实现了小惯量负载平台扰动力矩的自适应补偿。通过半实物仿真实验，验证了控制方法的有效性，在载体<2Hz姿态扰动和<6Hz振动扰动条件下的视轴稳定精度相比扰动观测器方法分别提高了40%和23%以上。第4章针对滚仰式典型小型稳像平台，在建立滚仰稳像系统运动学模型的基础上，建立了包含质量不平衡、转轴摩擦、线缆弹性及运动耦合等影响因素的系统动力学模型。设计了极坐标下直接稳定和间接稳定两种控制策略，给出了直接稳定策略下的稳定度空间分布和最优稳定区，并对间接稳定策略下的奇异性问题进行了理论和仿真分析。
语种	中文
产权排序	1
页码	116页
内容类型	学位论文
源URL	[http://ir.sia.cn/handle/173321/25163]
专题	沈阳自动化研究所_光电信息技术研究室
作者单位	1.中国科学院大学 2.中国科学院沈阳自动化研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	张伟明. 高精度小型光电稳像平台控制技术研究[D]. 沈阳. 中国科学院沈阳自动化研究所. 2019.