论文题目: 光电跟踪系统复合轴伺服控制技术的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 机械制造及其自动化
作者: 刘廷霞
导师: 邢忠宝
关键词: 复合轴控制,计算机仿真,带宽比,光栅尺,旋转式音圈电机
文献来源: 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）
发表年度: 2005
论文摘要: 近年来,随着精确制导武器技术的不断发展和作战样式的改变,以美国为首的西方发达国家纷纷把发展精确制导武器的重点转向了防区外中远程精确打击武器之上。发展“大功率激光对抗武器系统”不但可以使我军现有的激光对抗装备的干扰距离得到大幅度的提高,而且可有效对抗中远程精确打击武器这一新的作战目标,也可初步具备近距离损伤传感器的能力,能在对付具有较强抗干扰能力的采用新型红外焦平面成像器件的精确制导武器方面发挥更大的作用。在激光对抗装备中,精密捕获、跟踪、瞄准系统担负着相当重要的角色,它与一般光电测量系统的区别在于,它不仅要求将运动目标稳定跟踪在规定视场内,而且要求将光束锁定在目标某一点上,一般要求跟踪精度小于经扩束后的激光发散角的1/5 ～1/6 。在这样的高精度下,大气湍流、地基振动等的影响是不可忽略的。一般光电测量系统中的大惯量单轴跟踪架由于结构谐振频率的限制,不可能有足够的带宽对其校正,于是引入复合轴控制,即采用具有高谐振频率结构的复合轴系统分粗、精跟踪来实现角秒级的跟踪。论文首先提出了复合轴控制理论,并对其跟踪精度与稳定性进行了分析。深入地研究了复合轴控制中子、母带宽比对系统跟踪性能的影响,并对此进行了大量仿真和实验,得出复合轴控制提高光电跟踪系统跟踪精度和带宽的有效性。新型驱动器的研究与应用。采用新型的旋转式音圈电机,它具有转动惯量小、输出力矩大、行程范围大、响应快等特点。最重要的是旋转式的音圈电机能很好的与高分辨率的直线光栅尺配合使用,使光栅尺的有效行程变大。新型高精度位置、速度检测元件的研究与应用。采用光栅尺代替测速机进行数字测速的方法,使子系统结构更紧凑,体积、惯量大幅度下降,摩擦力矩减小,谐振频率更高,响应速度更快。在理论分析的基础上,进行了仿真和实验,得到了预期结果。下一步将把研究成果应用到激光对抗武器装备伺服系统中。
论文目录:
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 光电对抗装备简介
1.2 复合轴结构简介
1.3 快速控制反射镜简介
1.4 快速控制反射镜国外与国内发展现状
1.5 本论文主要研究内容
第二章 复合轴控制理论的提出
2.1 引言
2.2 提高伺服系统跟踪性能的现有途径
2.2.1 前馈控制
2.2.2 速度滞后补偿
2.2.3 共轴跟踪技术
2.2.4 动态高型控制方法
2.2.5 新型控制策略的应用
2.2.6 复合轴控制技术
2.3 复合轴控制技术提高伺服跟踪精度的方法研究
2.3.1 多变量控制系统
2.3.2 复合轴伺服系统的理论分析
2.3.3 复合轴伺服控制系统的频域分析
2.3.4 复合轴系统稳定性分析
2.3.5 复合轴系统响应速度和跟踪精度分析
2.4 本章小结
第三章 母、子带宽比与误差抑制能力的关系仿真
3.1 引言
3.2 母、子伺服系统带宽比的仿真
3.3 本章小结
第四章 复合轴伺服控制系统的设计及其仿真
4.1 引言
4.2 对抗武器系统伺服控制系统的组成
4.2.1 工作原理
4.2.2 母伺服控制系统组成
4.2.3 子伺服控制系统组成
4.3 复合轴伺服控制系统设计
4.3.1 伺服控制系统的硬件设计
4.3.2 硬件实现的关键技术
4.3.3 复合轴伺服控制系统的参数设计及其仿真
4.5 本章小结
第五章 实验结果分析
5.1 物理实验环境构成
5.2 子伺服系统的实验结果分析
5.2.1 快速反射镜跟踪架频率特性的测试
5.2.2 调节器参数的Matlab 仿真
5.2.3 实验及实验数据分析
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 主要工作及贡献
6.3 展望
参考文献
刘廷霞在攻读博士学位期间发表的论文目录
致谢
刘廷霞个人简历
博士学位论文原创性声明
发布时间: 2006-03-14
参考文献
- [1].三轴光电跟踪系统跟踪策略和控制研究[D]. 官伯林.西安电子科技大学2012
- [2].基于多信息源数据融合的光电跟踪系统精度提高方法的研究[D]. 杨宏韬.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)2016