機(jī)載光電穩(wěn)瞄吊艙作為一種集成了光學(xué)、自動(dòng)控制、精密機(jī)械、圖像的采集與處理等先進(jìn)技術(shù)的裝備,被大量應(yīng)用于軍事和民用領(lǐng)域,用來進(jìn)行目標(biāo)的探測(cè)、偵察、瞄準(zhǔn)與跟蹤等。吊艙在工作中過程中受到的來自載機(jī)和吊艙內(nèi)部的各種擾動(dòng)會(huì)對(duì)吊艙視軸的穩(wěn)定造成影響,這會(huì)嚴(yán)重影響到所搭載的光電探測(cè)設(shè)備的工作效果。因此探索和研究如何提高吊艙視軸的擾動(dòng)抑制能力具有十分重要的意義。本文以提高兩軸兩框架光電穩(wěn)瞄吊艙的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性和擾動(dòng)抑制能力為目標(biāo),進(jìn)行了一系列的研究工作,包括:1)機(jī)載光電穩(wěn)瞄吊艙系統(tǒng)分析:包括吊艙隔離載體角運(yùn)動(dòng)原理分析、吊艙系統(tǒng)的組成、工作模式以及不同工作模式下的伺服控制系統(tǒng)構(gòu)成以及工作原理分析,還有對(duì)影響吊艙視軸穩(wěn)定性的各種主要擾動(dòng)因素進(jìn)行了分析。對(duì)吊艙速度環(huán)控制回路進(jìn)行機(jī)理建模。對(duì)吊艙進(jìn)行了掃頻實(shí)驗(yàn),將采集得到的掃頻實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過系統(tǒng)辨識(shí)的方法建立了吊艙方位框架的近似傳遞函數(shù)。2)將線性自抗擾控制應(yīng)用于光電穩(wěn)瞄吊艙速度環(huán)伺服控制,并進(jìn)行了基于吊艙模型的線性自抗擾控制器改進(jìn)與優(yōu)化研究。改進(jìn)與優(yōu)化包括:首先推導(dǎo)出模型輔助的降階線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的表達(dá)式并用來代替線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器,并給出其收斂性分析;其次... 

【文章來源】：長(zhǎng)春理工大學(xué)吉林省

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

不同類型飛機(jī)及懸掛的光電穩(wěn)瞄吊艙

2另外，機(jī)載光電穩(wěn)瞄吊艙除了軍用方面外在民用方面也得到了廣泛應(yīng)用，如裝配在直升飛機(jī)、固定翼無人機(jī)和多旋翼無人機(jī)上，用于近地高空攝影攝像、巡邏與安防、電力設(shè)備故障檢測(cè)、通信設(shè)備故障檢測(cè)等多個(gè)民用領(lǐng)域[4-6]。圖1.2為裝配有吊艙的用于巡查線路的無人機(jī)。圖1.2裝配有吊艙的用于巡查線路的無人機(jī)吊艙視軸穩(wěn)定性是光電穩(wěn)瞄吊艙在工作過程中最需要考慮的，視軸的穩(wěn)定性越高，光電探測(cè)設(shè)備的工作質(zhì)量就越高，視軸的高穩(wěn)定性也是光電穩(wěn)瞄吊艙所要達(dá)到的最終目的。由于光電探測(cè)設(shè)備受到來自吊艙自身以及飛機(jī)載體等外部因素的干擾，造成其不能穩(wěn)定地指向目標(biāo)，降低光電探測(cè)設(shè)備的工作質(zhì)量。影響視軸穩(wěn)定的某些內(nèi)部干擾例如由機(jī)械結(jié)構(gòu)和框架重心引起的可以通過科學(xué)布局和提高機(jī)械加工工藝來進(jìn)一步改善，內(nèi)部摩擦等引起的干擾可以通過采用更精密的元器件和其他方法與工藝來減小，抑制外部擾動(dòng)可以通過設(shè)計(jì)更加符合空氣動(dòng)力學(xué)的吊艙形狀來減輕消除，但這些方法遠(yuǎn)不能夠完全抑制擾動(dòng)。除此之外主要可以通過為光電穩(wěn)瞄吊艙控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加適合和有效的控制器或控制方法[7-10]，使機(jī)載光電穩(wěn)瞄吊艙具有更好的穩(wěn)定性和擾動(dòng)抑制能力，因此本文課題的研究具有一定的實(shí)際意義。1.2機(jī)載光電穩(wěn)瞄吊艙視軸擾動(dòng)抑制方法國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀光電穩(wěn)瞄吊艙最開始雛形為光電穩(wěn)瞄系統(tǒng)。對(duì)于這類裝置的研究，國(guó)外西方國(guó)家最先開始著手進(jìn)行，起步較早，有著相對(duì)較長(zhǎng)的發(fā)展歷史和較為先進(jìn)的技術(shù)，裝備先進(jìn)，而且種類和功能比較豐富。早在20世紀(jì)40年代末，為了避免由于坦克振動(dòng)而造成射擊脫靶的問題，在坦克上裝備了光電穩(wěn)瞄系統(tǒng)[11]。光電穩(wěn)瞄系統(tǒng)可被搭載于地基、坦克、艦船、衛(wèi)星、飛機(jī)等各種載體上，搭載在飛機(jī)上的光電穩(wěn)瞄設(shè)備稱為機(jī)載光電穩(wěn)瞄吊艙。?

7第2章機(jī)載光電穩(wěn)瞄吊艙系統(tǒng)分析及模型建立機(jī)載光電穩(wěn)瞄吊艙的方位框架旋轉(zhuǎn)和俯仰框架的俯仰動(dòng)作都是靠伺服控制系統(tǒng)來驅(qū)動(dòng)的，因此伺服控制系統(tǒng)在機(jī)載光電穩(wěn)瞄吊艙整體系統(tǒng)中占有舉足輕重的地位。能夠最大程度詳細(xì)的了解吊艙的系統(tǒng)特別是伺服控制系統(tǒng)的特性，能夠最科學(xué)和完整的得到吊艙數(shù)學(xué)模型，就可以尋找更加科學(xué)合理的控制器或控制方法，進(jìn)而提高吊艙動(dòng)靜態(tài)性能。機(jī)載的光電穩(wěn)瞄吊艙一般裝配于飛機(jī)的前端或下部，飛機(jī)載體飛行時(shí)因空氣氣流引起的振動(dòng)以及空氣氣流本身，還有其他因素都會(huì)對(duì)吊艙產(chǎn)生擾動(dòng)。這些客觀因素勢(shì)必會(huì)影響吊艙在工作時(shí)的效果，因此對(duì)影響機(jī)載光電穩(wěn)瞄吊艙視軸穩(wěn)定的擾動(dòng)因素進(jìn)行分析與研究具有很重要的意義。在掌握了機(jī)載光電穩(wěn)瞄吊艙的模型信息、工作原理和擾動(dòng)影響因素的情況下，能更好的進(jìn)行控制器或者控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。2.1機(jī)載光電穩(wěn)瞄吊艙種類以及吊艙隔離載體角運(yùn)動(dòng)原理分析2.1.1機(jī)載光電穩(wěn)瞄吊艙種類機(jī)載光電穩(wěn)瞄吊艙按結(jié)構(gòu)類型劃分的話可分為多種類型，例如有半球形轉(zhuǎn)塔結(jié)構(gòu)，還有其它如雪茄形、楔形等結(jié)構(gòu)形式。其中半球形轉(zhuǎn)塔結(jié)構(gòu)吊艙根據(jù)其框架個(gè)數(shù)和軸系的數(shù)量可將吊艙分為兩軸兩框架、兩軸四框架和三軸三框架或者其它形式的吊艙，其中兩框架和四框架的吊艙應(yīng)用的居多，作為研究對(duì)象的也最多。圖2.1為兩軸兩框架和兩軸四框架的光電穩(wěn)瞄吊艙結(jié)構(gòu)示意圖。（a）（b）圖2.1兩軸兩框架、兩軸四框架光電穩(wěn)瞄吊艙結(jié)構(gòu)示意圖（a）兩軸兩框架光電穩(wěn)瞄吊艙結(jié)構(gòu)示意圖；（b）兩軸四框架光電穩(wěn)瞄吊艙結(jié)構(gòu)示意圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]快速反射鏡在像移補(bǔ)償中的應(yīng)用[J]. 王正璽,張葆,李賢濤,張士濤.  中國(guó)光學(xué). 2020(01)
[2]A linear ADRC-based robust high-dynamic double-loop servo system for aircraft electro-mechanical actuators[J]. Chunqiang LIU,Guangzhao LUO,Zhe CHEN,Wencong TU,Cai QIU.  Chinese Journal of Aeronautics. 2019(09)
[3]航空光電穩(wěn)定平臺(tái)摩擦力的自適應(yīng)補(bǔ)償[J]. 馬丙華,張葆,李賢濤,王正璽,張士濤.  科學(xué)技術(shù)與工程. 2018(12)
[4]機(jī)載光電吊艙在電力巡線中的應(yīng)用研究[J]. 王景致,劉剛,袁嘉彬.  新技術(shù)新工藝. 2018(04)
[5]機(jī)載光電載荷裝備發(fā)展與關(guān)鍵技術(shù)[J]. 吉書鵬.  航空兵器. 2017(06)
[6]光電穩(wěn)定平臺(tái)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自抗擾控制方法[J]. 朱啟軒,張紅剛,高軍科.  電光與控制. 2018(03)
[7]機(jī)載光電偵察吊艙綜合信息處理技術(shù)發(fā)展與分析[J]. 李倫平,劉達(dá).  光學(xué)與光電技術(shù). 2017(06)
[8]航空光電穩(wěn)定平臺(tái)質(zhì)量不平衡力矩的前饋補(bǔ)償[J]. 申帥,張葆,李賢濤,張士濤.  光學(xué)精密工程. 2017(05)
[9]光電跟蹤自抗擾控制技術(shù)研究[J]. 王婉婷,郭勁,姜振華,王挺峰.  紅外與激光工程. 2017(02)
[10]艦載自穩(wěn)定光電平臺(tái)控制系統(tǒng)研究[J]. 趙鴻宇,扈宏杰.  電光與控制. 2017(06)

博士論文
[1]運(yùn)動(dòng)平臺(tái)預(yù)測(cè)跟蹤技術(shù)研究[D]. 鄧超.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所) 2018
[2]高精穩(wěn)瞄陀螺吊艙擾動(dòng)信號(hào)濾波與抑制方法研究[D]. 辛瑞昊.長(zhǎng)春理工大學(xué) 2018
[3]基于快速反射鏡的高精度視軸穩(wěn)定技術(shù)研究[D]. 汪永陽.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
[4]高精度機(jī)載光電平臺(tái)視軸穩(wěn)定技術(shù)研究[D]. 魏偉.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) 2015
[5]機(jī)載光電平臺(tái)擾動(dòng)力矩抑制與改善研究[D]. 孔德杰.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) 2013
[6]光電平臺(tái)中的LQ控制方法研究[D]. 劉磊.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） 2013
[7]基于粒子濾波的圖像跟蹤算法研究[D]. 張波.上海交通大學(xué) 2007
[8]機(jī)載光電平臺(tái)的穩(wěn)定與跟蹤伺服控制技術(shù)研究[D]. 王連明.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） 2002

碩士論文
[1]兩軸四框架結(jié)構(gòu)機(jī)載光電平臺(tái)擾動(dòng)抑制研究[D]. 叢敬文.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) 2019
[2]機(jī)載光電穩(wěn)瞄平臺(tái)魯棒控制方法研究[D]. 孫靖.長(zhǎng)春理工大學(xué) 2019
[3]吊艙視軸穩(wěn)定控制系統(tǒng)應(yīng)用基礎(chǔ)研究[D]. 焦亮.西安電子科技大學(xué) 2014
[4]觀瞄儀穩(wěn)定平臺(tái)控制系統(tǒng)研究[D]. 楊景照.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2009



本文編號(hào)：2905393