陀螺稳定跟踪平台研究

论文摘要

陀螺稳定跟踪平台涉及光电传感器、数据采集与处理、运动控制、图像处理等多项技术,是多个学科有机结合的产物。应用领域包括武器稳瞄等诸多方面。从事该项目的研究具有很好的前景与实践意义。本文建立了陀螺稳定跟踪平台,达到与动载体之间的隔离的目的,并能够满足视轴稳定的要求。首先,分析了该系统中运动伺服系统的结构,并从软硬件两方面详细论述其中的控制器部分。设计、制作、调试、实现运动控制卡,编写人机交互界面与运动控制程序,构成基于计算机的运动伺服控制器。在此之后将该系统移植到嵌入式运动伺服控制器中,并进行代码的优化。对两者的硬件电路、软件结构、控制效果等方面作对比。结果表明,该控制器移植后控制器仍保持原有的性能,可以用于运动伺服系统。其次,根据光纤陀螺的特点,设计并实现了硬件信号调理与采集部分。根据采集得到数据的特点,采用剔预处理和各种数字滤波算法,并对比滤波效果。通过分析各方法的优缺点表明,基于离线学习自适应算法的FIR滤波适用于该系统。最后,基于上述的运动伺服系统与光纤陀螺测量系统,在试验平台上对各种控制器效果加以验证,并对稳定效果等方面进行分析。在此基础上,对多轴问题与跟踪问题分别作讨论。其结果表明,该陀螺稳定跟踪平台方案可行。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题目的及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 光纤陀螺
• 1.2.2 稳定跟踪平台
• 1.3 课题研究内容
• 第2章 运动伺服系统的组成
• 2.1 运动伺服系统的构成
• 2.2 运动伺服系统控制器设计
• 2.2.1 基于计算机的运动伺服控制器
• 2.2.2 嵌入式运动伺服控制器
• 2.3 运动控制效果
• 2.3.1 基于计算机的运动伺服控制器控制效果
• 2.3.2 嵌入式运动伺服控制器控制效果
• 2.3.3 结果分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 陀螺及其信号处理
• 3.1 陀螺概述
• 3.1.1 陀螺分类与用途
• 3.1.2 光纤陀螺
• 3.1.3 光纤陀螺参数
• 3.2 陀螺信号处理
• 3.2.1 硬件电路
• 3.2.2 软件处理
• 3.3 本章小结
• 第4章 稳定跟踪平台
• 4.1 稳定跟踪平台原理
• 4.2 陀螺稳定平台
• 4.2.1 陀螺稳定平台结构
• 4.2.2 稳定控制器算法
• 4.3 陀螺稳定平台试验
• 4.3.1 试验平台
• 4.3.2 整体稳定式稳定试验
• 4.3.3 试验结果讨论
• 4.3.4 伺服连接式稳定试验
• 4.4 多轴稳定平台分析
• 4.5 跟踪系统分析
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢