空間相機(jī)是實(shí)現(xiàn)對(duì)地觀測(cè)、大氣和海洋探測(cè)及宇宙探測(cè)等應(yīng)用的主要有效載荷,根據(jù)不同的探測(cè)要求,相機(jī)觀測(cè)精度和成像質(zhì)量也有不同要求。高精度相機(jī)其光機(jī)溫度對(duì)成像質(zhì)量的影響受到廣泛關(guān)注,當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí),鏡片表面的曲率半徑、透鏡的厚度、光學(xué)材料的折射率均會(huì)發(fā)生改變,這會(huì)造成焦距偏離和系統(tǒng)失準(zhǔn),導(dǎo)致相機(jī)成像模糊,嚴(yán)重時(shí)甚至出現(xiàn)成像失敗的情況。隨著空間相機(jī)在具有寬視場(chǎng)及高分辨率的要求的場(chǎng)合越來(lái)越多,光機(jī)對(duì)控溫穩(wěn)定度提出了更高的要求。針對(duì)這些問(wèn)題,本文對(duì)空間光機(jī)的溫度控制技術(shù)進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的研究:首先,本文應(yīng)用傳熱學(xué)理論對(duì)某空間光機(jī)中采用主動(dòng)熱控措施進(jìn)行精密溫控的光機(jī)結(jié)構(gòu)(鏡框)進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模。由于建立的鏡框溫控系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型隨環(huán)境溫度的變化而變化,使得最優(yōu)的PID控制器參數(shù)會(huì)隨之而變化。針對(duì)這一現(xiàn)象,本文將PID參數(shù)整定方法與空間光機(jī)的數(shù)學(xué)模型相結(jié)合,提出了一種基于空間光機(jī)熱模型的自適應(yīng)PID控溫方法,使PID控溫算法的參數(shù)自整定更加簡(jiǎn)潔。然后,將基于光機(jī)熱模型的自適應(yīng)PID控溫方法應(yīng)用于鏡框的溫度控制,求得最佳動(dòng)態(tài)響應(yīng)的PID參數(shù)與遮光罩及鏡框溫度的關(guān)系,使遮光罩溫度發(fā)生周期性變化,通過(guò)仿真驗(yàn)證...

【文章頁(yè)數(shù)】：92 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
符號(hào)表
第一章 緒論
    1.1 課題的背景與意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 研究進(jìn)展
        1.2.2 研究現(xiàn)狀分析總結(jié)
    1.3 主要研究?jī)?nèi)容、創(chuàng)新點(diǎn)及章節(jié)安排
        1.3.1 主要研究?jī)?nèi)容
        1.3.2 本文創(chuàng)新點(diǎn)
        1.3.3 本文脈絡(luò)及章節(jié)安排
    1.4 本章小結(jié)
第二章 光機(jī)熱特性分析及系統(tǒng)建模
    2.1 溫度對(duì)光機(jī)的影響分析
        2.1.1 溫度變化對(duì)材料折射率的影響
        2.1.2 溫度對(duì)光學(xué)系統(tǒng)焦距的影響
        2.1.3 溫度變化對(duì)應(yīng)力的影響
    2.2 光機(jī)載荷的空間熱環(huán)境
    2.3 光機(jī)載荷的結(jié)構(gòu)及溫控指標(biāo)
        2.3.1 光機(jī)載荷的結(jié)構(gòu)
        2.3.2 光機(jī)載荷的溫控指標(biāo)
    2.4 光機(jī)載荷的溫控方案
        2.4.1 遮光罩熱設(shè)計(jì)
        2.4.2 主支撐結(jié)構(gòu)熱設(shè)計(jì)
        2.4.3 光學(xué)組件熱設(shè)計(jì)
    2.5 熱電類(lèi)比理論
    2.6 建立數(shù)學(xué)模型
    2.7 光機(jī)溫控系統(tǒng)模型
    2.8 本章小結(jié)
第三章 光機(jī)溫控算法
    3.1 PID控制算法
        3.1.1 PID控制原理
        3.1.2 數(shù)字PID控制算法
        3.1.3 PID三個(gè)參數(shù)的調(diào)節(jié)作用
        3.1.4 PID控制的局限性
    3.2 自適應(yīng)PID控制
        3.2.1 參數(shù)自適應(yīng)PID控制
        3.2.2 非參數(shù)自適應(yīng)PID控制
    3.3 基于光機(jī)熱模型的自適應(yīng)PID控溫方法
        3.3.1 基于光機(jī)熱模型的自適應(yīng)PID控溫原理
        3.3.2 基于光機(jī)熱模型的自適應(yīng)PID控溫方法的設(shè)計(jì)步驟
    3.4 控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析方法
    3.5 本章小結(jié)
第四章 光機(jī)溫控系統(tǒng)仿真與結(jié)果分析
    4.1 基于鏡框數(shù)學(xué)模型的溫控算法
    4.2 鏡框溫控系統(tǒng)仿真驗(yàn)證
        4.2.1 仿真工況一
        4.2.2 仿真工況二
    4.3 本章小結(jié)
第五章 光機(jī)溫控系統(tǒng)具體實(shí)現(xiàn)
    5.1 系統(tǒng)硬件部分設(shè)計(jì)
        5.1.1 系統(tǒng)硬件部分總體設(shè)計(jì)
        5.1.2 測(cè)溫電路設(shè)計(jì)
        5.1.3 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)
        5.1.4 輸出控制電路
        5.1.5 PCB板設(shè)計(jì)
    5.2 系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì)
        5.2.1 主程序流程
        5.2.2 溫度數(shù)據(jù)A/D轉(zhuǎn)換程序
        5.2.3 中位值濾波程序
        5.2.4 自適應(yīng)PID控制算法程序
        5.2.5 PWM輸出
    5.3 本章小結(jié)
第六章 光機(jī)溫控系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析
    6.1 光機(jī)溫控系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置
    6.2 實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析
        6.2.1 實(shí)驗(yàn)工況一
        6.2.2 實(shí)驗(yàn)工況二
    6.3 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 全文總結(jié)與主要結(jié)論
    7.2 研究方向展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果



本文編號(hào)：3831510