星跟蹤器主要應(yīng)用于飛機的慣導(dǎo)/天文全天時組合導(dǎo)航系統(tǒng),作用是通過計算飛機與恒星的相對位置關(guān)系,并依靠雙星或多星切換的方式來補償慣導(dǎo)的累計誤差。由于飛機在飛行過程中姿態(tài)不斷變化且機身會因為發(fā)動機和氣流等原因產(chǎn)生抖動,星跟蹤器需要具備載體擾動隔離能力以保證星圖質(zhì)量和完成對目標(biāo)恒星的持續(xù)跟蹤。因此,從功能上來看,星跟蹤器可以視為一個需要不斷切換跟蹤目標(biāo)的光電穩(wěn)定平臺。其中,星跟蹤器的跟蹤性能由視軸穩(wěn)定性能和目標(biāo)跟蹤性能決定,而其切換和搜索目標(biāo)的效率則取決于視軸穩(wěn)定性能和位置控制精度。本文將分別對星跟蹤器的視軸穩(wěn)定、位置控制和目標(biāo)跟蹤等三個方面進(jìn)行深入研究,并通過改進(jìn)控制結(jié)構(gòu)的方式來提高星跟蹤器系統(tǒng)的性能。首先將對星跟蹤器的系統(tǒng)組成及結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹,并在此基礎(chǔ)上分析擾動耦合原理和目標(biāo)相對位置與脫靶量之間的關(guān)系,為相關(guān)傳感器的利用提供理論支撐。建立星跟蹤器平臺模型,并分析載體擾動隔離原理;根據(jù)星跟蹤器的功能需求,分別提出用于穩(wěn)像和目標(biāo)切換的雙閉環(huán)控制回路,為后文的控制結(jié)構(gòu)優(yōu)化打下基礎(chǔ)。在視軸穩(wěn)定方面,本文提出兩種設(shè)計方案:1)對星跟蹤器采用的間接穩(wěn)定方案原理進(jìn)行闡述,提出間接穩(wěn)定控制所需解決的三個... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所)四川省

【文章頁數(shù)】：174 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及意義
    1.2 機載全天時天文導(dǎo)航系統(tǒng)研究現(xiàn)狀
    1.3 機載光電穩(wěn)定平臺研究現(xiàn)狀
    1.4 相關(guān)控制方法研究現(xiàn)狀
        1.4.1 慣性穩(wěn)定控制方法研究現(xiàn)狀
        1.4.2 目標(biāo)跟蹤控制方法研究現(xiàn)狀
    1.5 論文主要研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排
        1.5.1 論文主要研究內(nèi)容
        1.5.2 論文結(jié)構(gòu)安排
第2章 星跟蹤器系統(tǒng)分析
    2.1 星跟蹤器穩(wěn)定方案選擇
    2.2 星跟蹤器系統(tǒng)組成及工作原理
    2.3 星跟蹤器平臺特性及原理分析
        2.3.1 星跟蹤器角運動原理
        2.3.2 星跟蹤器脫靶量與目標(biāo)相對位置關(guān)系
        2.3.3 星跟蹤器動力學(xué)模型
        2.3.4 星跟蹤器擾動隔離分析
        2.3.5 雙閉環(huán)回路控制技術(shù)
    2.4 本章小結(jié)
第3章 基于自抗擾控制和噪聲觀測器的視軸穩(wěn)定技術(shù)
    3.1 間接穩(wěn)定性能分析
        3.1.1 間接穩(wěn)定原理
        3.1.2 匹配濾波
        3.1.3 微分測速噪聲
    3.2 基于自抗擾控制的視軸穩(wěn)定方法
        3.2.1 自抗擾控制原理
        3.2.2 改進(jìn)自抗擾控制
    3.3 基于擾動觀測原理的噪聲觀測器
        3.3.1 自抗擾控制直接加濾波器存在的問題
        3.3.2 擾動觀測器原理
        3.3.3 噪聲觀測器
        3.3.4 噪聲觀測器控制系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性分析
    3.4 試驗結(jié)果與分析
        3.4.1 仿真分析
        3.4.2 實驗驗證
        3.4.3外場實驗
    3.5 本章小結(jié)
第4章 基于魯棒降階自抗擾控制的視軸穩(wěn)定技術(shù)
    4.1 降階自抗擾控制的理論依據(jù)
    4.2 改進(jìn)降噪擾動觀測器
    4.3 改進(jìn)降噪擾動觀測器控制系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性分析
    4.4 實驗結(jié)果與分析
        4.4.1 仿真分析
        4.4.2 實驗驗證
    4.5 本章小結(jié)
第5章 帶有滑模組件的自抗擾位置控制技術(shù)
    5.1 基于系統(tǒng)輸出微分的擴(kuò)張狀態(tài)觀測器
        5.1.1 基于系統(tǒng)輸出微分的擴(kuò)張狀態(tài)觀測器的提出
        5.1.2 兩種擴(kuò)張狀態(tài)觀測器的比較
    5.2 基于總和擾動估計微分的擴(kuò)張狀態(tài)觀測器
    5.3 帶有滑模組件的反饋控制律
        5.3.1 滑�？刂苹驹�
        5.3.2 滑模組件的設(shè)計
    5.4 實驗結(jié)果與分析
        5.4.1 仿真分析
        5.4.2 實驗驗證
    5.5 本章小節(jié)
第6章 基于預(yù)測結(jié)構(gòu)擴(kuò)張狀態(tài)觀測器的跟蹤控制技術(shù)
    6.1 延時對跟蹤控制性能的影響
    6.2 預(yù)測結(jié)構(gòu)擴(kuò)張狀態(tài)觀測器
        6.2.1 經(jīng)典狀態(tài)預(yù)測算法
        6.2.2 改進(jìn)狀態(tài)預(yù)測算法
        6.2.3 基于擴(kuò)張狀態(tài)觀測器的狀態(tài)預(yù)測算法
        6.2.4 預(yù)測算法的分析
    6.3 實驗結(jié)果與分析
        6.3.1 仿真分析
        6.3.2 實驗驗證
    6.4 本章小結(jié)
第7章 總結(jié)與展望
    7.1 全文總結(jié)
    7.2 論文主要創(chuàng)新點
    7.3 現(xiàn)階段存在問題及工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3437737