舰载光电控制系统分析与设计.pdf

哈尔滨工程大学
硕士学位论文
舰载光电控制系统分析与设计
姓名:崔海洪
申请学位级别:硕士
专业:控制工程
指导教师:王宗义;李爱中
20081101
要事葡光电平台系统近年来受到各国海军的普遍重视,由于光电传感器中的电视和红外摄像机是成像传感器,直观性好,加上高精度的伺服稳定平台,可以为舰艇防空系统提供精确的目标指示信息,这些数据也可送给其他指挥和控制系统,用于目标跟踪,而且适宜于观测和识别目标,它们可用于识别军用目标和民用目标,可监视武器交战的效果,特别是在短距离,由光电传感器提供的实时图像是维持舰艇指挥官和舰桥人员态势感知的一种重要手段。另外光电技术可用来记录事件的图像,可用作事件后的分析,加上注释还可作为证据。论文主要对某舰载光电跟踪仪的伺服控制系统进行了分析和设计,根据系统所要实现的主要功能和所要达到的性能指标,进行了原理分析和软硬件设计。采用了基于芟吖た鼗氖挚刂葡低场@砺鄯治隽怂嵛榷平台对载体角运动的隔离原理,提出了稳定精度对伺服系统的性能要求,为伺服系统的设计提供了理论依据;根据系统的要求,设计了舰载光电平台伺服系统的硬件电路;通过实验与理论分析,确定了如何克服摩擦力矩的影响是本舰载系统提高稳定精度要解决的首要问题,并针对这一问题,提出了采用以编码器进行数字测速组成速度内环,而以陀螺测量平台相对惯性空间角速率组成速度外环,即稳定环的双环控制方法,并结合非线性加速度补偿技术,实现了预期指标要求的稳定精度;作为进一步提高控制效果的探讨。针对红外跟踪脱靶量相对伺服系统具有⊙映俚奈侍猓砺鄯治隽搜映俣愿踪系统性能的影响,并为此提出了采用自适应滤波器进行预测补偿的方法;理论上分析了算法的收敛性,并给出了算法的规格化形式;根据所采用的控制算法,利用镅陨杓撇⑹迪至私⒃毓獾缙教ㄎ榷ㄓ敫偎欧低车娜砑关键词:稳定平台;陀螺;伺服控制;稳定精度哈尔滨工程大学硕十学位论文
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导师┳:墓苏作者┳:坦穑作者┳:榷胯险哈尔滨工程大学学位论文原创性声明学位论文授权使用声明耤,名日本人郑重声明:本论文的所有工作,是在导师的指导下,成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承驞矽年月厉日工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈日期:】。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出,并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品担。日期:本人完全了解学校保护知识产权的有关规定,即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索,可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文,可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文谠谑谟柩缓蠹纯囱在授予学位个月后口解密后晒豕こ檀笱徒挥泄夭棵沤斜4妗⒒惚嗟取
第滦髀课题背景和意义舰船的运动和振动等相隔离,使视轴稳定在固定的惯性空间,为了能对被观光电平台从伺服控制角度而言,其实质为“视轴跟踪系统’’,跟踪是在视轴稳的牵引谋厝唤峁昀垂獾绱ǜ衅鞯募际酰绕涫呛焱饧际跤辛朔以来,各国海军越来越重视濒海作战、反恐以及部队的自身保护。这使得各国海军竞相开发和应用光电传感器系统,为舰载武器系统提供更多的目标探随着各种昼光和夜光探测器的发展,以及数字控制器件口翱刂评砺的发持舰艇指挥官和舰桥人员态势感知的一种重要手段。另外光电技术可用来记舰载光电平台系统是由陀螺稳定平台以及在其上安装的光电传感器组成,用于观测、搜索和跟踪海上或空中的目标。由于舰载光电平台系统‘咳Π沧霸诮⒋希⒋淖颂浠⒄穸头阻力矩会造成视轴指向不稳定,从而对光电平台中观测设备的清晰造成显著影响。为了克服这些影响,必须建立一稳定分系统,将系统中光学的视轴与测目标进行跟踪观测,要求光电平台能按照给定指令规律运动。因此,舰载定的基础之上,控制视轴指向目标。高质量的跟踪性能要通过伺服控制系统的精心设计来实现。光电平台系统近年来受到各国海军的普遍重视,这是“技术推动和需求速的发展,自从年’月美国“科尔修号舰艇受到攻击以及“录测信息,并为之赢得更长的反应时间。光电平台系统在应用于军事领域的同时,还扩展到公安、消防以及渔政管理等民用领域,利用全天视频探测和跟踪完成海岸巡逻、警戒和港口管理。展,使得光电平台效能越来越高,体积越来越小,可以安装在各种舰船平台【】之上。由于光电传感器中的