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考虑传函零点的光电稳定平台抗扰控制设计

红外与激光工程 2024年第5期53卷 133-142页

作者：翟方超曾庆化张越杰王合龙李杰南京航空航天大学自动化学院江苏南京2100162 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所河南洛阳471000

针对当前光电稳定平台伺服系统中自抗扰控制设计方法未考虑系统零点的问题,文中提出一种考虑传函零点的光电稳定平台抗扰控制设计方法。该方法通过扰动设计的方法将有零点的传函转换为无零点传函,使用扰动分离状态观测设计技术对设计的... 详细信息

针对当前光电稳定平台伺服系统中自抗扰控制设计方法未考虑系统零点的问题,文中提出一种考虑传函零点的光电稳定平台抗扰控制设计方法。该方法通过扰动设计的方法将有零点的传函转换为无零点传函,使用扰动分离状态观测设计技术对设计的扰动进行补偿。仿真实验结果表明:在控制器相同、扰动条件相同的情况下,相比模型辅助的自抗扰算法,文中提出的算法阶跃响应调节时间减少80.72%,超调量减少61.97%;在1V2Hz等效扰动下,系统稳态精度提高36.69%,系统性能提升效果明显。在实物验证实验中,对于1V2Hz等效扰动下,文中提出的算法系统稳态精度提高了27.41%,对于不同频率的等效扰动,稳态精度能够提升20%以上,有效的提高了光电稳定平台的稳态精度。

关键词：光电稳定平台传函零点自抗扰控制

基于虚像运动分析的光电稳定平台反射镜补偿技术

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光学学报 2024年

作者：翟方超曾庆化毛飞龙王合龙李杰南京航空航天大学自动化学院航空工业集团公司洛阳电光设备研究所

光电稳定平台中像移运动和反射镜角度之间是一种复杂的非线性关系，传统处理方法是在反射镜零位附近线性化，这样处理只在反射镜运动范围较小时适用，在反射镜运动范围较大时误差较大。本文使用沿着瞄准线方向的传感器虚像的运动描述像... 详细信息

光电稳定平台中像移运动和反射镜角度之间是一种复杂的非线性关系，传统处理方法是在反射镜零位附近线性化，这样处理只在反射镜运动范围较小时适用，在反射镜运动范围较大时误差较大。本文使用沿着瞄准线方向的传感器虚像的运动描述像移运动，根据李群的李代数理论，用传感器虚像位姿单位元处的切空间中的切向量描述传感器虚像的运动，建立了反射镜运动与传感器虚像关系。然后利用推导的关系给出了利用反射镜补偿光电稳定平台像移的方法。通过仿真对比分析本文方法与常规方法可知，本文采用的虚像运动分析方法相比传统方法的像移补偿误差小了3个数量级。本文方法对光学系统的相关的像移运动分析具有重要参考意义。

关键词：光电稳定平台李代数旋转变换反射变换

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北斗卫星导航系统定位原理中的数学学问

新世纪智能 2024年第Z5期 14-19页

作者：曾庆化曾睿余南京航空航天大学南京师范大学附属中学江宁分校高二年级

生活中我们经常利用百度地图、高德地图来为我们导航，会听到这样的语音提示：“北斗系统为您导航！”那么什么是北斗系统，它在导航定位过程中体现了哪些数学原理呢？不妨走进下文一起看个究竟！

关键词：

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基于高阶补偿模型的新圆锥算法

中国惯性技术学报 2013年第1期21卷 37-41页

作者：黄磊刘建业曾庆化南京航空航天大学导航研究中心南京210016 南京林业大学自动化系南京210037

分析表明传统圆锥算法的误差由常值漂移误差和截断误差组成。通常截断误差大于漂移误差,是误差的主项应优先补偿。而传统圆锥算法一般通过增加单次更新周期内的子样数来提高算法精度,但子样数的增加只能减少漂移误差,对截断误差并没有... 详细信息

分析表明传统圆锥算法的误差由常值漂移误差和截断误差组成。通常截断误差大于漂移误差,是误差的主项应优先补偿。而传统圆锥算法一般通过增加单次更新周期内的子样数来提高算法精度,但子样数的增加只能减少漂移误差,对截断误差并没有改善作用。从Bortz的旋转矢量微分方程出发,在不增加采样数的前提下,通过高阶误差补偿模型,对圆锥运动产生的截断误差进行了有效的补偿,提高了算法精度。从理论上比较了该算法和传统3子样圆锥算法、4子样圆锥算法的误差,证明算法精度一般优于传统3子样圆锥算法和4子样圆锥算法。通过仿真证明了上述结论的正确性。虽然新算法增加了一定的计算量,但随着导航计算机性能的不断提高,实测的结果表明仍能满足实时性的要求。

关键词：捷联惯性导航系统旋转矢量圆锥算法圆锥修正

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激光捷联惯导系统角增量输入姿态算法

南京航空航天大学学报 2007年第2期39卷 143-148页

作者：曾庆化刘建业赵伟南京航空航天大学自动化学院南京210016

在对经典理想角增量输入的圆锥算法分析总结基础上,提出并推导了更为合适的经典角增量输入圆锥算法通式。在对经典理想角增量与实际工程滤波角增量的圆锥响应对比分析基础上,推导了滤波角增量输入圆锥补偿算法的补偿系数和误差主项通式... 详细信息

在对经典理想角增量输入的圆锥算法分析总结基础上,提出并推导了更为合适的经典角增量输入圆锥算法通式。在对经典理想角增量与实际工程滤波角增量的圆锥响应对比分析基础上,推导了滤波角增量输入圆锥补偿算法的补偿系数和误差主项通式。最后,利用文中讨论的理想角增量输入和滤波角增量输入圆锥补偿算法,结合激光陀螺惯性导航系统的频谱特性进行了大量的仿真验证。仿真结果表明,文中讨论的角增量圆锥算法有效,能显著提高激光陀螺捷联惯性导航系统的姿态精度。

关键词：激光陀螺姿态算法旋转矢量误差分析

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伽利略卫星定位系统三载波姿态确定技术研究

宇航学报 2006年第6期27卷 1187-1190页

作者：郁丰刘建业曾庆化南京航空航天大学导航研究中心南京210016

利用伽利略卫星定位系统来确定载体的姿态是伽利略系统的重要应用领域。目前利用GPS确定姿态的算法比较复杂,初始化时间较长,本文详细地介绍了伽利略定位系统三载波模糊度解算技术(TCAR)的要点,分析了TCAR技术求解模糊度的概率分布特点... 详细信息

利用伽利略卫星定位系统来确定载体的姿态是伽利略系统的重要应用领域。目前利用GPS确定姿态的算法比较复杂,初始化时间较长,本文详细地介绍了伽利略定位系统三载波模糊度解算技术(TCAR)的要点,分析了TCAR技术求解模糊度的概率分布特点,提出了基于小模糊度搜索空间的单差模糊度搜索策略,克服了传统TCAR技术模糊度确定错误率较高的缺点。以低轨卫星姿态确定为应用对象,利用STK软件工具与Matlab进行了联合仿真,仿真结果表明,该方案完全可行,效果理想,适合单历元姿态确定。

关键词：伽利略卫星定位系统整周模糊度姿态确定三载波

坐标矩阵奇异值分解下的视觉导航点对应关系计算方法

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中国惯性技术学报 2019年第2期27卷 205-210,219页

作者：孙永荣黄斌曾庆化赵伟南京航空航天大学自动化学院导航研究中心

为解决视觉导航中空间点与图像点之间的映射问题,提出一种坐标矩阵奇异值分解下的点对应关系计算方法。首先,针对一般几何分布下的空间点配置情况。然后,建立了视觉导航点对应关系计算模型,以矩阵奇异值分解为工具,推导了特征点集坐标... 详细信息

为解决视觉导航中空间点与图像点之间的映射问题,提出一种坐标矩阵奇异值分解下的点对应关系计算方法。首先,针对一般几何分布下的空间点配置情况。然后,建立了视觉导航点对应关系计算模型,以矩阵奇异值分解为工具,推导了特征点集坐标矩阵等式,构建了与旋转、尺度以及平移无关的不变特征,并计算特征点对应关系。所提出的方法避免了传统方法中特征点对应关系的指数级搜索或者在搜索特征点对应关系时需要人工设计较为复杂的匹配策略。试验结果表明,所提出的方法能够在极少次数搜索下准确获得点对应关系。

关键词：点对应关系视觉导航奇异值分解特征匹配

状态x^2检验法在惯性航姿系统内阻尼卡尔曼滤波器中的应用(英文)

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仪器仪表学报 2007年第9期28卷 1569-1576页

作者：祝燕华刘建业曾庆化南京航空航天大学自动化学院导航研究中心南京210016

本文探讨了如何利用惯性测量组合本身的信息来提高捷联航姿系统的姿态精度。根据平台式阻尼网络的思想,设计了捷联式内阻尼卡尔曼滤波器,将惯导系统捷联解算获得的姿态与加速度计估计的姿态进行组合,在系统非加速度状态下,提高了姿态输... 详细信息

本文探讨了如何利用惯性测量组合本身的信息来提高捷联航姿系统的姿态精度。根据平台式阻尼网络的思想,设计了捷联式内阻尼卡尔曼滤波器,将惯导系统捷联解算获得的姿态与加速度计估计的姿态进行组合,在系统非加速度状态下,提高了姿态输出的精度。为了实时监测系统的运动状态从而判断内阻尼姿态的有效性,本文成功将状态x^2检验法应用在内阻尼卡尔曼滤波器中,设计了基于2个状态传播器的故障监测器,并通过对故障检测向量元素的检验代替对整个向量的检验,提高了故障监测的灵敏度和可靠性。最后,实际系统的动静态实验验证了本文所提出的方法的有效性。

关键词： SIAHRS 内阻尼卡尔曼滤波器状态χ2检验故障检测

激光陀螺惯导系统硬件增强角速率输入圆锥算法

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东南大学学报（自然科学版） 2006年第5期36卷 746-750页

作者：曾庆化刘建业赵伟熊智南京航空航天大学自动化学院南京210016

根据机械抖动式激光陀螺捷联惯性系统的角速率以及角增量输出原理,提出了一类利用角速率及其硬件积分角增量输入的新圆锥误差补偿算法,即硬件增强角速率输入圆锥算法.在分析经典圆锥运动误差基础上,给出了新算法的旋转矢量通式,并推导... 详细信息

根据机械抖动式激光陀螺捷联惯性系统的角速率以及角增量输出原理,提出了一类利用角速率及其硬件积分角增量输入的新圆锥误差补偿算法,即硬件增强角速率输入圆锥算法.在分析经典圆锥运动误差基础上,给出了新算法的旋转矢量通式,并推导了这类圆锥补偿基本算法及其优化算法补偿系数通式.对新算法误差主项和补偿系数的规律性分析以及进一步的仿真结果表明,硬件增强角速率输入算法具有较高的精度,是提高角速率输出捷联惯导系统姿态算法精度的一种新思路.

关键词：姿态算法旋转矢量激光陀螺误差分析