【摘要】：車載光電跟瞄系統(tǒng)能夠在隨載車運(yùn)動(dòng)的過程中實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的跟蹤、測(cè)量,并具備對(duì)特定目標(biāo)進(jìn)行光電跟蹤瞄準(zhǔn)的能力。信息戰(zhàn)的不斷發(fā)展、受保護(hù)的重要設(shè)施數(shù)量的增加、提高光電對(duì)抗效率和設(shè)備自身生存能力的現(xiàn)實(shí)需要,一方面將使車載光電跟瞄系統(tǒng)得到更加廣泛的應(yīng)用,另一方面也對(duì)車載光電跟瞄系統(tǒng)的關(guān)鍵性能提出了更高要求。跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)、快速反射鏡是車載光電跟瞄系統(tǒng)的重要組成部分,研究如何對(duì)其進(jìn)行伺服控制并提高控制系統(tǒng)的性能,是目前迫切需要進(jìn)行解決的重要問題。本文圍繞如何提高車載光電跟瞄系統(tǒng)的跟蹤精度、動(dòng)態(tài)特性、穩(wěn)定性及指向精度等問題,在跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)的高性能控制、快速反射鏡的高精度控制、跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)視軸擾動(dòng)補(bǔ)償三個(gè)方面進(jìn)行了深入探討與研究,并對(duì)有關(guān)研究成果進(jìn)行了仿真分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。首先,介紹了車載光電跟瞄系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)、導(dǎo)光光路、跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)與快速反射鏡的伺服控制系統(tǒng),在此基礎(chǔ)上進(jìn)行后續(xù)問題的研究。其次,以跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)為控制對(duì)象,采用滯后超前校正方法設(shè)計(jì)了雙閉環(huán)伺服控制器,介紹了模糊控制原理并設(shè)計(jì)了用于實(shí)現(xiàn)位置環(huán)校正的模糊控制器,構(gòu)建了結(jié)合滯后超前校正器與模糊控制器優(yōu)點(diǎn)的復(fù)合型控制器。通過仿真與實(shí)驗(yàn)對(duì)該復(fù)合型控制器的性能進(jìn)行了驗(yàn)證分析。再次,簡(jiǎn)單介紹了快速反射鏡的用途和結(jié)構(gòu)形式,利用雙�？刂萍夹g(shù)實(shí)現(xiàn)快速反射鏡的控制。理論計(jì)算了快速反射鏡方位軸和俯仰軸的被控對(duì)象傳遞函數(shù),并完成了快速反射鏡伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。推導(dǎo)了描述快速反射鏡姿態(tài)角與轉(zhuǎn)臺(tái)跟蹤誤差之間關(guān)系的數(shù)學(xué)解析表達(dá)式。通過位置定點(diǎn)實(shí)驗(yàn)和跟蹤實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了快速反射鏡伺服系統(tǒng)的響應(yīng)速度、抗擾能力與跟蹤精度。然后,分析了車體運(yùn)動(dòng)對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)的影響,建立了相關(guān)坐標(biāo)系,推導(dǎo)了轉(zhuǎn)臺(tái)視軸的位置擾動(dòng)模型與速度擾動(dòng)模型�？紤]到慣導(dǎo)安裝誤差,改進(jìn)了視軸擾動(dòng)模型。構(gòu)建了基于視軸擾動(dòng)速度前饋法的復(fù)合控制,對(duì)視軸擾動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償,實(shí)現(xiàn)動(dòng)基座條件下視軸穩(wěn)定的目的。最后分析驗(yàn)證了轉(zhuǎn)臺(tái)伺服系統(tǒng)在補(bǔ)償視軸擾動(dòng)前后的跟蹤精度。最后,在車載光電跟瞄系統(tǒng)上進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證本文在跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)復(fù)合控制問題、快速反射鏡控制問題、視軸穩(wěn)定問題上的研究成果。結(jié)果表明,本文所進(jìn)行的研究能夠改善車載光電跟蹤設(shè)備伺服系統(tǒng)在跟蹤精度、動(dòng)態(tài)特性、穩(wěn)定性及指向精度等方面的表現(xiàn)。
[Abstract]:The vehicle photoelectric tracking and aiming system can track and measure the target in the course of moving with the vehicle, and has the ability of photoelectric tracking and aiming at the specific target. With the continuous development of information warfare, the increase in the number of important protected facilities, the practical need to improve the efficiency of optoelectronic countermeasures and the survivability of the equipment itself, on the one hand, the on-board photoelectric tracking and pointing system will be more widely used. On the other hand, the key performance of vehicle photoelectric tracking and aiming system is also required. Tracking turntable and fast reflector is an important part of vehicle photoelectric tracking and pointing system. It is an important problem to study how to control it servo and improve the performance of the control system. This paper focuses on how to improve the tracking accuracy, dynamic characteristics, stability and pointing accuracy of the vehicle photoelectric tracking and pointing system, the high performance control of the tracking turntable and the high precision control of the fast reflector. In this paper, three aspects of disturbance compensation of the tracking turntable are discussed and studied in depth, and the results of the research are simulated and verified by experiments. Firstly, the paper introduces the mechanical structure of the vehicle photoelectric tracking and pointing system, the optical guide path, the servo control system of the tracking table and the fast reflector, and carries on the follow-up research on this basis. Secondly, taking the tracking turntable as the control object, the double closed loop servo controller is designed by using the method of lag leading correction. The fuzzy control principle is introduced and the fuzzy controller used to realize the position loop correction is designed. A composite controller combining the advantages of lag lead corrector and fuzzy controller is constructed. The performance of the composite controller is verified and analyzed by simulation and experiment. Thirdly, the application and structure of the fast mirror are briefly introduced, and the control of the fast mirror is realized by using the dual mode control technology. The transfer function of the controlled object of the azimuth and pitch axis of the fast reflector is calculated theoretically, and the design of the servo system of the fast mirror is completed. A mathematical analytical expression describing the relationship between the attitude angle of the fast reflector and the tracking error of the turntable is derived. The response speed, anti-disturbance ability and tracking accuracy of the fast mirror servo system are verified by position fixed point experiment and tracking experiment. Then, the influence of the motion of the car body on the turntable is analyzed, the relative coordinate system is established, and the position disturbance model and the velocity perturbation model of the turntable visual axis are derived. Considering the installation error of inertial navigation, the disturbance model of visual axis is improved. The compound control based on the speed feedforward method of the visual axis disturbance is constructed to compensate the disturbance of the viewing axis and to realize the stability of the axis of view under the condition of moving base. Finally, the tracking accuracy of the turntable servo system before and after compensating the disturbance of the axis of view is analyzed and verified. Finally, the related experiments are carried out on the vehicle photoelectric tracking and aiming system, which verify the research results of this paper on the compound control problem of tracking turntable, the control problem of fast reflector and the stability of visual axis. The results show that the research in this paper can improve the performance of the servo system of vehicle photoelectric tracking equipment in tracking accuracy, dynamic characteristics, stability and pointing accuracy.
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院(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】：2016
【分類號(hào)】：TJ810.376;TP273

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉耦耕;淺論模糊控制[J];湖南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2002年S2期

2 蘇興,孫錫紅;節(jié)水型淋浴器中的模糊控制設(shè)計(jì)[J];電子技術(shù);2005年06期

3 王建軍;韓進(jìn)宏;;采用模糊控制的某航空導(dǎo)彈俯仰舵機(jī)模糊控制器的設(shè)計(jì)與軟件編程[J];山東理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2006年02期

4 郭亞軍;彭天好;王菁;;模糊控制在液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用及發(fā)展[J];液壓與氣動(dòng);2007年06期

5 葛新成;胡永霞;;模糊控制的現(xiàn)狀與發(fā)展概述[J];現(xiàn)代防御技術(shù);2008年03期

6 徐英雷;李群湛;;模糊控制在直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J];內(nèi)燃機(jī)車;2009年08期

7 翟曉燁;齊劍玲;徐惠勇;;模糊控制在泵房的應(yīng)用[J];硅谷;2010年02期

8 張曙;鄭婕;;模糊控制[J];硅谷;2012年06期

9 凌默儂;;模糊控制的未來發(fā)展趨勢(shì)[J];工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置;1991年04期

10 馬訓(xùn)鳴;何鉞;;異型加工的模糊控制[J];機(jī)械與電子;1992年05期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 周志堅(jiān);史學(xué)良;;模糊控制在氧化鋁蒸發(fā)工藝中的研究與應(yīng)用[A];全國(guó)冶金自動(dòng)化信息網(wǎng)2009年會(huì)論文集[C];2009年

2 高軍偉;蔡國(guó)強(qiáng);紀(jì)志堅(jiān);秦勇;賈利民;;三級(jí)倒立擺的自適應(yīng)神經(jīng)模糊控制(英文)[A];2009年中國(guó)智能自動(dòng)化會(huì)議論文集（第八分冊(cè)）[控制理論與應(yīng)用（專刊）][C];2009年

3 劉智勇;阮太元;李燁;;模糊控制在靜電除塵領(lǐng)域中的應(yīng)用[A];中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)中南六�。▍^(qū)）2010年第28屆年會(huì)·論文集[C];2010年

4 劉沛;王學(xué)智;;模糊控制的一種方便實(shí)現(xiàn)[A];1996年中國(guó)智能自動(dòng)化學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（上冊(cè)）[C];1996年

5 袁鑄鋼;江海鷹;王孝紅;孟慶金;高云深;;水泥立窯偏火的模糊控制[A];1996年中國(guó)智能自動(dòng)化學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（上冊(cè)）[C];1996年

6 柴景武;王建農(nóng);;鍋爐溫度的模糊控制[A];1998年中國(guó)智能自動(dòng)化學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（上冊(cè)）[C];1998年

7 孫烈英;;模糊控制過程中參數(shù)自調(diào)整的方法[A];1995中國(guó)控制與決策學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];1995年

8 章海清;吳慶憲;;提高模糊控制品質(zhì)的一種方法[A];第三屆全國(guó)控制與決策系統(tǒng)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];1991年

9 劉向杰;彭一民;周孝信;;模糊控制在熱工控制中的應(yīng)用現(xiàn)狀及前景[A];1998年中國(guó)控制會(huì)議論文集[C];1998年

10 盛萬興;戴汝為;;模糊控制的集成優(yōu)化[A];1997中國(guó)控制與決策學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];1997年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前6條

1 河南 孟憲坤;發(fā)射機(jī)相關(guān)電機(jī)控制系統(tǒng)的模糊控制設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[N];電子報(bào);2013年

2 張國(guó)宏;水泥回轉(zhuǎn)窯模糊控制集散系統(tǒng)通過鑒定[N];中國(guó)建材報(bào);2001年

3 北京 閆飛;FZ-750A智能模糊控制電飯鍋電路及工作電路[N];電子報(bào);2004年

4 安徽 潘樹榮;三源牌模糊控制電飯鍋原理及檢修[N];電子報(bào);2005年

5 本報(bào)記者 秦可;金洲科瑞：在模糊控制中實(shí)現(xiàn)精確節(jié)能[N];中國(guó)工業(yè)報(bào);2007年

6 張寶;洗滌技術(shù)的重大突破[N];中國(guó)企業(yè)報(bào);2000年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 賀容波;光電層合柔性板殼結(jié)構(gòu)的智能主動(dòng)振動(dòng)控制研究[D];南京航空航天大學(xué);2015年

2 薛樂堂;車載光電跟瞄系統(tǒng)控制技術(shù)研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院(長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所);2016年

3 彭勇剛;模糊控制工程應(yīng)用若干問題研究[D];浙江大學(xué);2008年

4 莫巨華;基于模糊控制的最優(yōu)生產(chǎn)存儲(chǔ)控制策略研究[D];東北大學(xué)　;2009年

5 張憲霞;空間分布動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的3-D模糊控制設(shè)計(jì)與分析[D];上海交通大學(xué);2008年

6 李廣軍;列車橫向懸掛控制策略研究[D];西南交通大學(xué);2013年

7 魏新江;非線性時(shí)滯系統(tǒng)模糊控制的研究[D];東北大學(xué);2005年

8 朱軍;種豬數(shù)字化養(yǎng)殖平臺(tái)的系統(tǒng)集成與應(yīng)用研究[D];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué);2010年

9 梁偉平;球磨機(jī)制粉系統(tǒng)智能控制算法的研究及應(yīng)用[D];華北電力大學(xué);2000年

10 陳志盛;基于LMI的非線性時(shí)滯系統(tǒng)的魯棒模糊控制與濾波研究[D];中南大學(xué);2005年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 溫文波;模糊控制在漁輪釣機(jī)中的應(yīng)用研究[D];浙江大學(xué);2002年

2 王小紅;基于模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的麻醉靶控輸注研究[D];華南理工大學(xué);2015年

3 任可佳;基于自適應(yīng)的模糊PID的艾薩爐溫度控制研究[D];昆明理工大學(xué);2015年

4 申孟亞;基于LabVIEW的焊錫真空爐粗錫質(zhì)量的軟測(cè)量與模糊控制研究[D];昆明理工大學(xué);2015年

5 姚然;基于PLC模糊控制的小型花卉玻璃溫室溫度控制[D];昆明理工大學(xué);2015年

6 冀國(guó)郡;基于模糊控制的具有超級(jí)電容的節(jié)能電梯的控制策略的研究[D];天津理工大學(xué);2015年

7 龐飛龍;基于遺傳算法的模糊控制送絲系統(tǒng)[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京);2015年

8 王敏;城市主干道過飽和交叉口交通信號(hào)控制方法研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2015年

9 胡翠;水閘液壓?jiǎn)㈤]設(shè)備電氣控制系統(tǒng)的研究[D];五邑大學(xué);2015年

10 涂永航;變轉(zhuǎn)速液壓動(dòng)力源恒流量模糊控制方法研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2015年

，

本文編號(hào)：2217279