發(fā)布時(shí)間：2020-06-02 07:11

【摘要】：無人機(jī)載光電偵察平臺(tái)是部隊(duì)作戰(zhàn)飛機(jī)、無人機(jī)、武裝直升機(jī)等飛行器的重要載荷,要求在強(qiáng)震動(dòng)、摩擦力矩及風(fēng)阻力矩等惡劣條件下保證其成像設(shè)備保持高精度視軸穩(wěn)定,并拍攝出高分辨率的圖像。根據(jù)近幾年機(jī)載光電偵察平臺(tái)的發(fā)展可以發(fā)現(xiàn)隨著新技術(shù)新材料的應(yīng)用,光學(xué)相機(jī)的成像質(zhì)量及分辨率取得了突破性進(jìn)展,而高分辨率的探測(cè)器成像系統(tǒng)需要具有高性能的伺服控制系統(tǒng)與之配合才能發(fā)揮其良好的性能。提高伺服系統(tǒng)性能的關(guān)鍵是提高系統(tǒng)的視軸穩(wěn)定精度和系統(tǒng)的像移補(bǔ)償能力。為了滿足機(jī)載光電偵察平臺(tái)對(duì)視軸穩(wěn)定精度及成像分辨率的更高要求,本文基于目前的國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀,依托長(zhǎng)光所航測(cè)一部在光電偵察平臺(tái)領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究了以下內(nèi)容:對(duì)機(jī)載光電偵察平臺(tái)的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、硬件結(jié)構(gòu)及工作流程等進(jìn)行了詳細(xì)介紹。深入分析了影響視軸穩(wěn)定精度的主要因素,針對(duì)外框架所受擾動(dòng)的主要特點(diǎn)對(duì)外框伺服系統(tǒng)提出了新型的復(fù)合控制策略,有針對(duì)性的對(duì)系統(tǒng)中的主要擾動(dòng)力矩摩擦力矩進(jìn)行了精確的建模和前饋補(bǔ)償。對(duì)于除摩擦力矩?cái)_動(dòng)以外的其他次要擾動(dòng)設(shè)計(jì)了自抗擾控制器,并通過仿真和實(shí)際實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該復(fù)合控制策略的合理性和可行性。實(shí)驗(yàn)表明單獨(dú)外框架穩(wěn)定精度可以達(dá)到20urad以內(nèi)。介紹了機(jī)載光電偵察平臺(tái)進(jìn)掃描成像基本原理以及通過快速反射鏡補(bǔ)償掃描像移的基本原理。分析并指出本文研究的機(jī)載光電偵察平臺(tái)在實(shí)際應(yīng)用中存在兩種像移:飛機(jī)飛行像移和平臺(tái)掃描像移。分別推導(dǎo)了用快速反射鏡補(bǔ)償兩種像移的像移補(bǔ)償公式,其中飛機(jī)飛行像移綜合考慮了飛機(jī)飛行高度、飛行速度、飛機(jī)姿態(tài)以及平臺(tái)姿態(tài)多種因素的影響。最后結(jié)合項(xiàng)目涉及的機(jī)載光電偵察平臺(tái)具體光學(xué)參數(shù)以及推導(dǎo)的公式,計(jì)算了系統(tǒng)掃描成像的最大掃描角度為8.5944°/s,以及在最大掃描角度情況下的像移量為30像元,證明了系統(tǒng)存在的掃描像移會(huì)嚴(yán)重降低光學(xué)系統(tǒng)的成像性能�？焖俜瓷溏R是二級(jí)穩(wěn)定的重要組成部分,也是像移補(bǔ)償?shù)暮诵钠骷�。在�?shí)際應(yīng)用過程中,載體的振動(dòng)、渦流傳感器噪聲及零飄、機(jī)械諧振等不確定性因素會(huì)使快速反射鏡的模型參數(shù)在一定范圍內(nèi)變化,這些會(huì)對(duì)快速反射鏡的控制精度造成嚴(yán)重影響。針對(duì)該問題,提出了模型參考自適應(yīng)控制策略。針對(duì)快速反射鏡掃頻曲線中存在的諧振通過引入速度反饋的方式加以抑制,之后根據(jù)項(xiàng)目指標(biāo)要求合理的設(shè)計(jì)了參考模型,最后Matlab仿真驗(yàn)證了系統(tǒng)采用模型參考自適應(yīng)可知方案后被控對(duì)象輸出能夠很好的跟隨參考模型,有效提高了被控對(duì)象的響應(yīng)性能。最后的系統(tǒng)性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)表明快速反射鏡的階躍響應(yīng)穩(wěn)定時(shí)間3ms,超調(diào)量低于10%,閉環(huán)帶寬可以達(dá)到210.8Hz,在外界振動(dòng)臺(tái)給定5g振動(dòng)量情況下快速反射鏡的穩(wěn)定精度都可以達(dá)到20urad,最終的像移補(bǔ)償成像實(shí)驗(yàn)成功驗(yàn)證了快速反射鏡能夠補(bǔ)償外框架掃描成像過程帶來的像移。快速反射鏡和外框架結(jié)合的二級(jí)穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在搖擺臺(tái)2°2Hz的擾動(dòng)下,系統(tǒng)整體穩(wěn)定精度可以達(dá)到4.628urad,最終的像移補(bǔ)償成像實(shí)驗(yàn)成功驗(yàn)證了快速反射鏡能夠補(bǔ)償外框架掃描成像過程帶來的像移,滿足飛行條件下對(duì)視軸穩(wěn)定精度和像移補(bǔ)償性能的需求。
【圖文】：

輕重的優(yōu)勢(shì)[1-3]。機(jī)技術(shù)相對(duì)成熟，諸多國(guó)家都已開發(fā)出屬于本土生產(chǎn)的過實(shí)戰(zhàn)檢驗(yàn)。在車臣戰(zhàn)爭(zhēng)中，俄軍首次使用了“蜜蜂 1-過引導(dǎo)轟炸機(jī)群一舉炸毀了武裝分子的陣地。-47B 無人機(jī)已經(jīng)在 2013 年成功實(shí)現(xiàn)航母起降實(shí)驗(yàn)，該型油能力，大大增加了其作戰(zhàn)半徑。捕食者無人機(jī)在成功軍用無人機(jī)正逐漸成為反恐任務(wù)的主力軍�！叭蝥棥睙o臺(tái)中的佼佼者，其飛行高度可達(dá) 20000 多米，，可以說不。無人機(jī)之所以在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中能夠發(fā)揮如此重要作用，高性能的機(jī)載光電偵察平臺(tái)。作為無人機(jī)的眼睛，偵察傳感器及圖像等反饋信息隔離載機(jī)及外界的擾動(dòng)，為內(nèi)有效載荷創(chuàng)作穩(wěn)定的成像條件，從而第一時(shí)間獲得最有

研制[21-25]。近幾年發(fā)生的幾次局部戰(zhàn)爭(zhēng)場(chǎng)訊息已經(jīng)不再滿足軍事發(fā)展的需求。供實(shí)時(shí)精準(zhǔn)的戰(zhàn)場(chǎng)信息，而不受地域限如加拿大、美國(guó)、以色列等國(guó)家在機(jī)載，代表著世界先進(jìn)水平，下面介紹幾款niper)先進(jìn)瞄準(zhǔn)吊艙(ATP)艙是由洛克希德·馬丁公司設(shè)計(jì)并研制供高分辨的穩(wěn)定視頻圖像，能夠在較大普通噴氣式飛機(jī)噪聲傳播范圍外識(shí)遠(yuǎn)程和其前身 LANTIRN 相比，檢測(cè)距離增完成紅外跟蹤和導(dǎo)航。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：V24

【參考文獻(xiàn)】

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1 王義坤;韓貴丞;亓洪興;馬彥鵬;姜博;劉敏;姚波;舒嶸;;基于實(shí)時(shí)視軸跟蹤的像移補(bǔ)償技術(shù)研究[J];紅外與毫米波學(xué)報(bào);2015年06期

2 方楚;郭勁;徐新行;王挺峰;;壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)FSM三自由度柔性支撐設(shè)計(jì)[J];紅外與激光工程;2015年10期

3 莊麗;陳林;;基于自適應(yīng)迭代學(xué)習(xí)的直線伺服系統(tǒng)摩擦擾動(dòng)抑制方法研究[J];微特電機(jī);2015年07期

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5 廖洪波;范世s

本文編號(hào)：2692796