發(fā)布時(shí)間：2020-09-22 15:52

　　 艦載激光通信視軸伺服系統(tǒng)是艦載激光通信平臺(tái)的重要組成部分,主要負(fù)責(zé)建立收發(fā)雙方穩(wěn)定的通信鏈路。但是在復(fù)雜的海洋環(huán)境下,艦載視軸伺服平臺(tái)面臨諸多擾動(dòng)因素:浪、風(fēng)、流對(duì)平臺(tái)的影響以及平臺(tái)內(nèi)部的振動(dòng)、噪聲等,均會(huì)對(duì)使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式的激光通信方式造成很大阻礙,使得視軸無法精確對(duì)準(zhǔn),導(dǎo)致通信質(zhì)量降低甚至通信中斷。因此,為了保證動(dòng)態(tài)視軸的精確對(duì)準(zhǔn),且能夠穩(wěn)定跟蹤相關(guān)機(jī)動(dòng)目標(biāo),必須采取相關(guān)控制策略抑制載體平臺(tái)所受擾動(dòng)。本文首先介紹了艦載激光通信平臺(tái)的各組成部分的結(jié)構(gòu)及工作原理,對(duì)視軸伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)做了詳細(xì)的分析,即根據(jù)陀螺等傳感器得到載體平臺(tái)的姿態(tài)數(shù)據(jù),交由粗跟蹤執(zhí)行結(jié)構(gòu)進(jìn)行視軸跟瞄操作,在此基礎(chǔ)上由精跟蹤實(shí)現(xiàn)更小范圍、更高精度的俯仰、方位角度微調(diào)。分析了艦載平臺(tái)受到的內(nèi)外擾動(dòng)因素,說明其對(duì)艦載平臺(tái)穩(wěn)定性能的影響,提前做好相關(guān)理論框架,為接下來的擾動(dòng)計(jì)算奠定基礎(chǔ)。其次,針對(duì)復(fù)雜海上環(huán)境的艦載平臺(tái),通過坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的方法分析海浪對(duì)船體姿態(tài)造成的變化,得到視軸受海浪作用力產(chǎn)生的角位移等數(shù)據(jù),建立艦載平臺(tái)的動(dòng)力學(xué)模型,并根據(jù)視軸伺服控制系統(tǒng)的回路特點(diǎn),建立其機(jī)電模型,并分別進(jìn)行了仿真分析。然后,針對(duì)艦載視軸伺服系統(tǒng)受復(fù)雜擾動(dòng)的情況,本文設(shè)計(jì)了一種改進(jìn)型線性自抗擾控制方法,在線性自抗擾控制算法的基礎(chǔ)上增加跟蹤微分器環(huán)節(jié),并進(jìn)行了推導(dǎo)證明,分析了該控制算法自身的穩(wěn)定性及抗干擾能力。通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了線性自抗擾控制方法在艦載復(fù)雜擾動(dòng)情形下較強(qiáng)的抗干擾能力及誤差隔離效果,適合相關(guān)載體視軸的控制方法研究。最后,建立模擬艦載實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),針對(duì)艦載激光通信終端的視軸穩(wěn)定跟蹤效果進(jìn)行了相關(guān)模擬實(shí)驗(yàn)。經(jīng)GPS和陀螺儀所測(cè)的姿態(tài)信息實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換后,得到力矩電機(jī)需要轉(zhuǎn)動(dòng)的角度,利用控制器對(duì)擾動(dòng)作用下的視軸偏移量進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該穩(wěn)定控制技術(shù)滿足視軸跟蹤的精度要求,具有良好的跟蹤性能,可以實(shí)現(xiàn)艦載激光通信鏈路的穩(wěn)定建立,驗(yàn)證了該控制算法在視軸跟蹤過程中的適用性與穩(wěn)定性。
【學(xué)位單位】：重慶理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN929.1;U674.7
【部分圖文】：

1 緒論設(shè)計(jì)并開展了基于陸基與軍事飛機(jī)的激光通信實(shí)驗(yàn)[17多家公司擁有世界頂尖的穩(wěn)定跟蹤平臺(tái)技術(shù)，并交付部 Martin 公司推出的 TADS/PNVS 產(chǎn)品已經(jīng)裝備在阿；光電瞄準(zhǔn)系統(tǒng)（electro-opticaltargetingsystem,EOTS設(shè)備，具備自動(dòng)跟蹤功能，已經(jīng)在 F-35 戰(zhàn)機(jī)上列裝的 ESP-600C 穩(wěn)定平臺(tái)采用三框架兩軸穩(wěn)定技術(shù)，多到 15μrad。臺(tái)方面：2006、2008 年，美國海軍實(shí)驗(yàn)室分別在“三了一系列的艦載激光通信實(shí)驗(yàn)，如圖 1.1 所示，該實(shí)進(jìn)行了穩(wěn)定的激光通信，傳輸速率約 1Gbps。2008 年實(shí)現(xiàn)了 24km 距離的激光通信試驗(yàn)，如圖 1.2 所示。

臺(tái)方面：2006、2008 年，美國海軍實(shí)驗(yàn)室分別在“三了一系列的艦載激光通信實(shí)驗(yàn)，如圖 1.1 所示，該實(shí)進(jìn)行了穩(wěn)定的激光通信，傳輸速率約 1Gbps。2008 年實(shí)現(xiàn)了 24km 距離的激光通信試驗(yàn)，如圖 1.2 所示。圖 1.1 美國“三叉戟”激光通信實(shí)驗(yàn)

圖 1.3 武漢大學(xué)船載激光實(shí)驗(yàn)穩(wěn)定技術(shù)影響艦載激光通信終端的姿態(tài)變化，海風(fēng)、海浪等的機(jī)性，是造成船體偏移、振蕩的主要原因，進(jìn)而影響度，而平臺(tái)內(nèi)部復(fù)雜的擾動(dòng)因素亦會(huì)導(dǎo)致跟瞄過程中無法建立穩(wěn)定的通信鏈路，導(dǎo)致通信失敗。因此，為問題，選取合適的控制方法抑制擾動(dòng)，提高視軸穩(wěn)定論 PID 憑借其算法簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)難度較小等特點(diǎn)在單輸統(tǒng)中有著巨大的優(yōu)勢(shì)。但在復(fù)雜非線性干擾環(huán)境下的制技術(shù)并不能確定其精確的數(shù)學(xué)模型，參數(shù)調(diào)整周期長信視軸的跟蹤精度要求。構(gòu)控制應(yīng)用于慣性平臺(tái)中，可以補(bǔ)償數(shù)學(xué)模型建立帶

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