機載光電穩(wěn)瞄吊艙作為一種集成了光學、自動控制、精密機械、圖像的采集與處理等先進技術的裝備,被大量應用于軍事和民用領域,用來進行目標的探測、偵察、瞄準與跟蹤等。吊艙在工作中過程中受到的來自載機和吊艙內(nèi)部的各種擾動會對吊艙視軸的穩(wěn)定造成影響,這會嚴重影響到所搭載的光電探測設備的工作效果。因此探索和研究如何提高吊艙視軸的擾動抑制能力具有十分重要的意義。本文以提高兩軸兩框架光電穩(wěn)瞄吊艙的動態(tài)響應特性和擾動抑制能力為目標,進行了一系列的研究工作,包括:1)機載光電穩(wěn)瞄吊艙系統(tǒng)分析:包括吊艙隔離載體角運動原理分析、吊艙系統(tǒng)的組成、工作模式以及不同工作模式下的伺服控制系統(tǒng)構(gòu)成以及工作原理分析,還有對影響吊艙視軸穩(wěn)定性的各種主要擾動因素進行了分析。對吊艙速度環(huán)控制回路進行機理建模。對吊艙進行了掃頻實驗,將采集得到的掃頻實驗數(shù)據(jù)通過系統(tǒng)辨識的方法建立了吊艙方位框架的近似傳遞函數(shù)。2)將線性自抗擾控制應用于光電穩(wěn)瞄吊艙速度環(huán)伺服控制,并進行了基于吊艙模型的線性自抗擾控制器改進與優(yōu)化研究。改進與優(yōu)化包括:首先推導出模型輔助的降階線性擴張狀態(tài)觀測器的表達式并用來代替線性擴張狀態(tài)觀測器,并給出其收斂性分析;其次... 

【文章來源】：長春理工大學吉林省

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

不同類型飛機及懸掛的光電穩(wěn)瞄吊艙

2另外，機載光電穩(wěn)瞄吊艙除了軍用方面外在民用方面也得到了廣泛應用，如裝配在直升飛機、固定翼無人機和多旋翼無人機上，用于近地高空攝影攝像、巡邏與安防、電力設備故障檢測、通信設備故障檢測等多個民用領域[4-6]。圖1.2為裝配有吊艙的用于巡查線路的無人機。圖1.2裝配有吊艙的用于巡查線路的無人機吊艙視軸穩(wěn)定性是光電穩(wěn)瞄吊艙在工作過程中最需要考慮的，視軸的穩(wěn)定性越高，光電探測設備的工作質(zhì)量就越高，視軸的高穩(wěn)定性也是光電穩(wěn)瞄吊艙所要達到的最終目的。由于光電探測設備受到來自吊艙自身以及飛機載體等外部因素的干擾，造成其不能穩(wěn)定地指向目標，降低光電探測設備的工作質(zhì)量。影響視軸穩(wěn)定的某些內(nèi)部干擾例如由機械結(jié)構(gòu)和框架重心引起的可以通過科學布局和提高機械加工工藝來進一步改善，內(nèi)部摩擦等引起的干擾可以通過采用更精密的元器件和其他方法與工藝來減小，抑制外部擾動可以通過設計更加符合空氣動力學的吊艙形狀來減輕消除，但這些方法遠不能夠完全抑制擾動。除此之外主要可以通過為光電穩(wěn)瞄吊艙控制系統(tǒng)設計更加適合和有效的控制器或控制方法[7-10]，使機載光電穩(wěn)瞄吊艙具有更好的穩(wěn)定性和擾動抑制能力，因此本文課題的研究具有一定的實際意義。1.2機載光電穩(wěn)瞄吊艙視軸擾動抑制方法國內(nèi)外研究現(xiàn)狀光電穩(wěn)瞄吊艙最開始雛形為光電穩(wěn)瞄系統(tǒng)。對于這類裝置的研究，國外西方國家最先開始著手進行，起步較早，有著相對較長的發(fā)展歷史和較為先進的技術，裝備先進，而且種類和功能比較豐富。早在20世紀40年代末，為了避免由于坦克振動而造成射擊脫靶的問題，在坦克上裝備了光電穩(wěn)瞄系統(tǒng)[11]。光電穩(wěn)瞄系統(tǒng)可被搭載于地基、坦克、艦船、衛(wèi)星、飛機等各種載體上，搭載在飛機上的光電穩(wěn)瞄設備稱為機載光電穩(wěn)瞄吊艙。?

7第2章機載光電穩(wěn)瞄吊艙系統(tǒng)分析及模型建立機載光電穩(wěn)瞄吊艙的方位框架旋轉(zhuǎn)和俯仰框架的俯仰動作都是靠伺服控制系統(tǒng)來驅(qū)動的，因此伺服控制系統(tǒng)在機載光電穩(wěn)瞄吊艙整體系統(tǒng)中占有舉足輕重的地位。能夠最大程度詳細的了解吊艙的系統(tǒng)特別是伺服控制系統(tǒng)的特性，能夠最科學和完整的得到吊艙數(shù)學模型，就可以尋找更加科學合理的控制器或控制方法，進而提高吊艙動靜態(tài)性能。機載的光電穩(wěn)瞄吊艙一般裝配于飛機的前端或下部，飛機載體飛行時因空氣氣流引起的振動以及空氣氣流本身，還有其他因素都會對吊艙產(chǎn)生擾動。這些客觀因素勢必會影響吊艙在工作時的效果，因此對影響機載光電穩(wěn)瞄吊艙視軸穩(wěn)定的擾動因素進行分析與研究具有很重要的意義。在掌握了機載光電穩(wěn)瞄吊艙的模型信息、工作原理和擾動影響因素的情況下，能更好的進行控制器或者控制系統(tǒng)設計。2.1機載光電穩(wěn)瞄吊艙種類以及吊艙隔離載體角運動原理分析2.1.1機載光電穩(wěn)瞄吊艙種類機載光電穩(wěn)瞄吊艙按結(jié)構(gòu)類型劃分的話可分為多種類型，例如有半球形轉(zhuǎn)塔結(jié)構(gòu)，還有其它如雪茄形、楔形等結(jié)構(gòu)形式。其中半球形轉(zhuǎn)塔結(jié)構(gòu)吊艙根據(jù)其框架個數(shù)和軸系的數(shù)量可將吊艙分為兩軸兩框架、兩軸四框架和三軸三框架或者其它形式的吊艙，其中兩框架和四框架的吊艙應用的居多，作為研究對象的也最多。圖2.1為兩軸兩框架和兩軸四框架的光電穩(wěn)瞄吊艙結(jié)構(gòu)示意圖。（a）（b）圖2.1兩軸兩框架、兩軸四框架光電穩(wěn)瞄吊艙結(jié)構(gòu)示意圖（a）兩軸兩框架光電穩(wěn)瞄吊艙結(jié)構(gòu)示意圖；（b）兩軸四框架光電穩(wěn)瞄吊艙結(jié)構(gòu)示意圖

【參考文獻】：
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本文編號：2905393