光电干扰吊舱复合轴控制的研究

CIOMP OpenIR

	光电干扰吊舱复合轴控制的研究
	周俊鹏
学位类型	博士
导师	陈娟
	2018
学位授予单位	中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)
学位授予地点	中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)
学位名称	博士
关键词	光电干扰吊舱复合轴控制目标预测
摘要	随着现代战争光电跟踪设备的不断更新,对光电跟踪激光武器的性能以及光电干扰能力提出了更高的要求。提高光电干扰吊舱激光对抗能力的关键是提高视轴指向精度,本文从光电吊舱解耦原理,六自由度复合轴控制方法及目标预测算法三个方面深入研究。具体工作如下:(1)光电吊舱解耦原理由于二轴四框架光电干扰吊舱结构复杂,多框架级联运动,使得各框架之间联动受到几何约束和摩擦力等非线性耦合的影响,通过欧拉坐标变换解耦,实现各框架的独立控制。(2)复合轴控制方法由于内框架角度工作范围很小,传统的阶跃法无法获得准确的被控对象模型,本文采用惯性权重递减粒子群算法,能够一次性辨识出精确的内框架传递函数模型。外框架起到抗风阻的作用,只需具有跟随内框架运动的能力,所以外框架伺服控制系统无需具备高跟踪精度的性能,因而外框架采用频率法获得被控对象模型。在获取准确的被控对象模型的基础上,本文详细的给出了俯仰-俯仰二轴四框架结构内、外框架控制方法的实现过程。其内框架位置回路采用变结构控制方法,即由BANG-BANG控制段,通过二次曲线时间次优算法过渡到线性控制段中。外框架位置回路采用ITAE最优控制算法,即实现加权时间跟踪误差指标最小。同时,提出了死区非线性抑制定位极限环的方法,来抑制定点引导外框架出现的抖震现象。针对快速反射镜控制子系统,为减小其被控对象模型不确定度和系统等效干扰的不确定性,快速反射镜位置回路采用自抗扰控制算法,通过快速反射镜系统二次引导图像脱靶量来提高激光光路指向精度。试验结果表明:在二轴四框架复合结构基础上增设快速反射镜系统,构成六自由度复合轴控制系统,解决了系统响应快速性和高跟踪精度之间的矛盾。(3)目标预测算法为提高光电吊舱抗干扰能力,避免跟踪远距离目标时,受到障碍物和诱饵弹等高亮假目标的干扰,给出了CA模型、CV模型和Kalman滤波预测模型,最后以模型预测数据和外场实时雷达引导数据对比分析可知,Kalman滤波器模型预测时间优于传统的CA模型、CV模型,提高了光电设备的抗干扰能力。最后,搭建了光电干扰吊舱实物平台,并测试了光电吊舱复合轴控制系统阶跃响应及其跟踪性能,试验结果表明,设计的新型光电干扰吊舱,完全满足工程需求。
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.ciomp.ac.cn/handle/181722/61595
专题	中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	周俊鹏. 光电干扰吊舱复合轴控制的研究[D]. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所). 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所),2018.

条目包含的文件
文件名称/大小	文献类型	版本类型	开放类型	使用许可
光电干扰吊舱复合轴控制的研究.caj（5758KB）	学位论文		开放获取	CC BY-NC-SA	请求全文