【摘要】：機(jī)載光電平臺是一種高度集成的偵察設(shè)備,它集光、機(jī)、電于一體并廣泛應(yīng)用在民用領(lǐng)域和軍事領(lǐng)域。隨著偵察領(lǐng)域的要求不斷提高,可視距離更遠(yuǎn)、抗干擾能力更強(qiáng)及精度更高的機(jī)載光電平臺成為當(dāng)今社會發(fā)展的需求。由此不同框架結(jié)構(gòu)的機(jī)載光電平臺應(yīng)運(yùn)而生,在眾多機(jī)載光電平臺的框架結(jié)構(gòu)中,兩軸四框架結(jié)構(gòu)的光電平臺優(yōu)勢愈發(fā)明顯,它能夠增加平臺的跟蹤角度范圍,提高視軸穩(wěn)定精度,并且防止發(fā)生傳統(tǒng)光電平臺的自鎖現(xiàn)象等。機(jī)載兩軸四框架光電平臺通常工作在極其惡劣的環(huán)境下,不僅受到風(fēng)阻、摩擦擾動、載機(jī)高頻晃動等擾動,框架內(nèi)部由于復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)帶來的耦合作用,對兩軸四框架的伺服控制也帶來了很大的困難,因此本文分析作用在兩軸四框架結(jié)構(gòu)光電平臺的內(nèi)外擾動,來提高光電平臺伺服控制系統(tǒng)的抗干擾能力。本文概述了國內(nèi)外機(jī)載光電平臺的發(fā)展概況及趨勢,介紹了機(jī)載光電平臺兩軸四框架系統(tǒng)的組成。研究分析兩軸四框架結(jié)構(gòu)機(jī)載光電平臺受到的各類擾動,根據(jù)各類擾動的特性建立數(shù)學(xué)模型為后續(xù)的擾動抑制控制奠定基礎(chǔ)。對兩軸四框架結(jié)構(gòu)機(jī)載光電平臺的運(yùn)動學(xué)進(jìn)行了耦合分析,分析結(jié)果對兩軸四框架的擾動傳導(dǎo)和隔離起到了重要的作用。針對兩軸四框架結(jié)構(gòu)內(nèi)外框架間連接復(fù)雜導(dǎo)致的框架間耦合作用,致使各框架轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量難以建模的問題,本文利用方向轉(zhuǎn)移矩陣推導(dǎo)出機(jī)載光電平臺兩軸四框架的耦合轉(zhuǎn)動慣量,建立各框架轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量數(shù)學(xué)模型。依據(jù)推導(dǎo)出的轉(zhuǎn)動慣量數(shù)學(xué)模型建立兩軸四框架的動力學(xué)數(shù)學(xué)模型,并利用UG軟件設(shè)計(jì)機(jī)載光電平臺仿真數(shù)據(jù),驗(yàn)證了轉(zhuǎn)動慣量數(shù)學(xué)模型的正確性。模型及仿真分析結(jié)果為兩軸四框架光電平臺的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。對兩軸四框架結(jié)構(gòu)機(jī)載光電平臺所受擾動影響以及轉(zhuǎn)動慣量耦合造成的框架轉(zhuǎn)動慣量不確定帶來的擾動,本文提出分別在每個框架的速度環(huán)PI控制回路中加入改進(jìn)型干擾觀測器的新型算法,在速度環(huán)加入改進(jìn)的慣量自校正干擾觀測器不僅具有傳統(tǒng)干擾觀測器的魯棒性與穩(wěn)定性,更使伺服系統(tǒng)的動態(tài)抗擾性能得到極大的提升。創(chuàng)新性地將建立并仿真驗(yàn)證過的轉(zhuǎn)動慣量的數(shù)學(xué)模型帶入到干擾觀測器的名義逆模型中,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)變化的實(shí)時觀測,對新的優(yōu)化算法進(jìn)行仿真驗(yàn)證,對比出慣量自校正擾動抑制算法對擾動的抑制性能最高是傳統(tǒng)PID速度環(huán)擾動抑制性能的7.2倍;新型干擾觀測器相較于傳統(tǒng)干擾觀測器在兩軸四框架結(jié)構(gòu)伺服控制速度環(huán)擾動抑制性能最高提升4.5倍。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：V24

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本文編號：2761606