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车载光电跟踪系统跟踪转台的初始标定

光学精密工程 2013年第3期21卷 782-789页

作者：徐涛李博刘廷霞薛乐堂陈涛中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100039

提出了基于坐标变换的目标跟踪转台初始标定方法,用于提高车载光电跟踪系统的跟踪精度。首先,运用坐标变换理论,建立了转台精标定的数学模型,求解了转台标定的变换矩阵;然后,根据转台标定的实际需要,通过合理地分析和近似,推导了一种转... 详细信息

提出了基于坐标变换的目标跟踪转台初始标定方法,用于提高车载光电跟踪系统的跟踪精度。首先,运用坐标变换理论,建立了转台精标定的数学模型,求解了转台标定的变换矩阵;然后,根据转台标定的实际需要,通过合理地分析和近似,推导了一种转台的粗标定方案;最后,将粗标定与精标定方法相结合对跟踪转台进行初始标定实验。实验结果表明,该标定方法提高了初始标定的效率,对大于等于10km的远距离目标,精标定之后的转台跟踪误差小于0.1°,完全满足车载光电跟踪系统的精度要求。该标定方法已在一批车载光电跟踪系统中得到了成功应用。

关键词：车载光电跟踪系统初始标定跟踪转台坐标变换

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月基极紫外相机跟踪转台设计与刚度分析

仪器仪表学报 2013年第11期34卷 2535-2541页

作者：李朝辉王忠素胡庆龙杨亮中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130033

为了满足登月的任务要求,需要对极紫外相机的刚度进行优化设计与深入分析。二维跟踪转台是影响整机力学特性的关键部件,对影响其刚度特性的U形支架、轴系、蜗轮蜗杆传动机构进行了优化设计。为了准确评估二维转台的力学特性,考虑轴系与... 详细信息

为了满足登月的任务要求,需要对极紫外相机的刚度进行优化设计与深入分析。二维跟踪转台是影响整机力学特性的关键部件,对影响其刚度特性的U形支架、轴系、蜗轮蜗杆传动机构进行了优化设计。为了准确评估二维转台的力学特性,考虑轴系与蜗轮副的间隙,采用间隙元理论代替耦合点约束建模分析,其基频为31.1 Hz。对力学模拟样机的力学特征扫描试验表明EUVC的特征频率为28.8 Hz,二者非常接近,因此采用间隙接触单元建模更能真实的模拟二维转台。通过整机正弦和随机力学振动试验表明,在保证跟踪转台机构正常运转和尺寸、重量约束的前提下,各环节的刚度设计合理,极紫外相机及二维跟踪转台基频特性及抗力学特性满足嫦娥探月工程的任务要求。

关键词：极紫外相机跟踪转台月基刚度设计与分析

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月基对地观测跟踪转台设计与分析

光子学报 2010年第12期39卷 2215-2219页

作者：李朝辉陈波中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130033

针对登月过程严酷的力学条件、月球表面复杂的环境特征以及严格的重量要求,设计了一种可适用于月基观测的跟踪转台.该转台主要由水平轴系及驱动机构和竖直轴系及驱动机构组成,采用霍耳元件作为位置检测元件,其综合指向准确度≤0.1°.基... 详细信息

针对登月过程严酷的力学条件、月球表面复杂的环境特征以及严格的重量要求,设计了一种可适用于月基观测的跟踪转台.该转台主要由水平轴系及驱动机构和竖直轴系及驱动机构组成,采用霍耳元件作为位置检测元件,其综合指向准确度≤0.1°.基于有限元分析方法确定转台结构方案、优化主要支撑件结构及合理选材,并对驱动机构与轴系对转台刚度、温度适应性和指向准确度的影响做了深入分析与计算.同时进行了整机的力学模拟试验和运动机构的高低温试验,一阶谐振频率为49 Hz,在-40℃^+80℃温度范围内工作正常.结果表明转台各项性能指标满足工程任务要求,具有结构紧凑、可靠性高、重量轻的特点.

关键词：跟踪转台月基对地观测

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某伺服跟踪转台结构设计与模态分析

机械设计 2018年第S1期35卷 151-154页

作者：高国华汪进中国电子科技集团公司第二十七研究所河南郑州450047

根据光电设备的性能指标要求,设计了一种伺服跟踪转台。采用小型化、模块化设计理念,选取典型的俯仰-方位型两轴转台结构形式。运用Creo软件建立转台三维模型,并对轴系精度进行分析;运用ANSYS分析软件对三维模型进行模态分析,得出转台前... 详细信息

根据光电设备的性能指标要求,设计了一种伺服跟踪转台。采用小型化、模块化设计理念,选取典型的俯仰-方位型两轴转台结构形式。运用Creo软件建立转台三维模型,并对轴系精度进行分析;运用ANSYS分析软件对三维模型进行模态分析,得出转台前6阶模态的固有频率和振型。试验结果及实际使用效果表明,伺服跟踪转台的结构设计能满足设计指标要求,并为伺服跟踪转台的开发设计提供了理论基础。

关键词：跟踪转台结构设计轴系精度模态分析

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激光跟踪仪精密跟踪转台轴系优化设计

仪表技术与传感器 2015年第4期 24-27,68页

作者：林心龙周维虎劳达宝中国科学院大学北京100190 中国科学院光电研究院北京100094

精密跟踪转台是高精度飞秒激光跟踪仪的关键单元,其精度直接影响激光跟踪测量系统的总体精度,而跟踪转台的精度主要由轴系精度决定,因此跟踪转台的轴系结构设计以及对其轴系进行性能分析非常重要。文中首先对精密跟踪转台进行结构设计... 详细信息

精密跟踪转台是高精度飞秒激光跟踪仪的关键单元,其精度直接影响激光跟踪测量系统的总体精度,而跟踪转台的精度主要由轴系精度决定,因此跟踪转台的轴系结构设计以及对其轴系进行性能分析非常重要。文中首先对精密跟踪转台进行结构设计与建模,利用SAMCEF of rotor软件对二维转台2个轴系进行了仿真分析。根据激光跟踪仪性能要求与仿真结果对轴系结构进行分析与优化。最后通过搭建的二维转台验证了所设计轴系的可行性,能够满足激光跟踪仪跟踪转台高精度、高灵敏度和低跳动的要求。

关键词：激光跟踪仪跟踪转台轴系有限元分析

深空光通讯地面模拟系统的跟踪转台与扫描架的研究与实现

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深空光通讯地面模拟系统的跟踪转台与扫描架的研究与实现

作者：张庆明电子科技大学

学位级别：硕士

转台是一种特殊的装置,而且对于精密跟踪雷达而言,转台精度的好坏直接影响整个雷达的测量精度和跟踪性能。相对于地面或者舰载雷达转台而言,星载转台由于受到工作环境和安装难度等原因的影响,对其力学结构和工作性能都有较高的要求。因... 详细信息

转台是一种特殊的装置,而且对于精密跟踪雷达而言,转台精度的好坏直接影响整个雷达的测量精度和跟踪性能。相对于地面或者舰载雷达转台而言,星载转台由于受到工作环境和安装难度等原因的影响,对其力学结构和工作性能都有较高的要求。因此在保证其高精度的同时,要尽可能降低转台的质量,方便搭载并保证转台有较高的稳定性。目前国家航空航天、军工业、通讯等领域使用较多的是高精度的跟踪雷达,因此不断提升转台的精度对于这些领域有很极其重要的作用。同时,天线在通讯、雷达等领域作为重要的组成部分,它的一些性能也是衡量转台精度的重要指标之一。结合项目背景,本文对星载雷达转台进行结构设计并进行仿真分析,通过设计雷达天线测试系统,保证转台有足够的精度。主要工作内容有:（1）阅读国内外相关文献资料,了解国内外转台结构设计的相关研究情况,深入学习了解转台的工作原理。结合项目背景,选择新型的超声电机作为转台的驱动装置;确定转台的整体结构形式,对关键部位的零件进行合理选取,以满足项目指标要求;为应对恶劣的空间环境,对转台做被动温控保护措施,避免受温度剧烈变化造成事故。（2）利用SOLID WORKS软件绘制转台的三维模型,并通过ANSYS软件对三维模型进行仿真分析。对模型进行简化处理,便于分析其结构特点,为模型添加材料属性,并施加应有的约束条件,建立有限元模型并分析该模型。通过静力学和动力学的分析,以验证设计的合理性。（3）查阅、对比天线测试方法,由于平面近场测试方法的便捷准确性,本次设计选择该方法对天线的性能参数进行测试,并设计相应的测试系统,检测天线的所有特性。本文对测试系统的组成做了相应的介绍,并对每一个子系统进行设计。根据测试方案的需求,探头在微波暗室中通过扫描架做相应的扫描运动,经数据收集和处理系统,对测得的天线的近场数据做数学变换,将近场数据转化为远场特性,并显示出来,由此得到完整的天线性能参数。最后通过动态范围的估算,验证系统设计的合理性。

关键词：跟踪转台结构设计仿真分析天线测试

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激光通信用周扫式跟踪转台研究

激光通信用周扫式跟踪转台研究

作者：杨恭勇长春理工大学

学位级别：硕士

在低轨卫星的通信系统中,跟踪转台是APT系统的重要组成部分。作为以激光为信息载体的高精密通信装置,通过扫描的方式建立链路,实现捕获、对准、跟踪功能,对数据信息进行稳定快速的传递。本文利用卫星工具包软件STK模拟低轨卫星工作时终... 详细信息

在低轨卫星的通信系统中,跟踪转台是APT系统的重要组成部分。作为以激光为信息载体的高精密通信装置,通过扫描的方式建立链路,实现捕获、对准、跟踪功能,对数据信息进行稳定快速的传递。本文利用卫星工具包软件STK模拟低轨卫星工作时终端的指向状态,分析出低轨卫星为保持正常传递信息需达到的技术参数,以此为依据获得跟踪转台的运动参数并确定其结构形式为周扫式;通过向量旋转与坐标变换理论确定了跟踪转台运动轴与光轴之间的运动规律;在满足系统技术指标的前提下,对转台的机械部件进行设计与合理优化,通过ANSYS软件对关键部件的模型进行静力学分析和谐振频率分析,结果显示系统精度达到各项要求,可以采用此转台完成预言项目中的地面演示实验。为检测实验样机的指向精度及跟踪精度是否达到要求,本文制定了以测角场和靶标为测量系统的室内检测方案。

关键词：低轨卫星 ATP系统激光通信跟踪转台周扫式结构

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可自锁星载激光通信跟踪转台研究

可自锁星载激光通信跟踪转台研究

作者：钱存柱长春理工大学

学位级别：硕士

本文为高轨激光通信地面演示系统设计高精度、轻量化跟踪转台。首先,调研了国内外跟踪转台的结构形式,通过对比分析得出,单反射镜式结构转台在指向精度和伺服控制上均优于其他结构形式,并将其作为本次转台设计的机械结构方案;其次,完成... 详细信息

本文为高轨激光通信地面演示系统设计高精度、轻量化跟踪转台。首先,调研了国内外跟踪转台的结构形式,通过对比分析得出,单反射镜式结构转台在指向精度和伺服控制上均优于其他结构形式,并将其作为本次转台设计的机械结构方案;其次,完成了转台机械结构部分的设计,并利用有限元软件对U型架、反射镜等关键结构件进行了轻量化设计,减轻了转台整体质量,提高了综合性能;最后,在控制系统设计中,采用电流环、速度环和位置环多回路控制方式,实现转台快速对准、精确跟踪等优良性能。通过分析和实验仿真表明,转台的精度满足通信要求,质量轻于其他形式转台,轻量化效果明显。

关键词：跟踪转台单反射镜控制系统

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卫星星间激光通信粗跟踪转台控制系统

光学精密工程 2021年第12期29卷 2797-2805页

作者：王文杰徐伟朴永杰冯汝鹏周美丽中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049 中国科学院天基动态快速光学成像技术重点实验室吉林长春130033

为了满足卫星星间激光通信粗跟踪系统高的动态性能和稳态性能,针对普通PID控制存在阶跃响应超调量大、调节时间过长等问题,以永磁同步电动机为控制对象建立粗跟踪系统的三环控制模型,并进行matlab仿真分析。在普通PI控制的基础上提出一... 详细信息

为了满足卫星星间激光通信粗跟踪系统高的动态性能和稳态性能,针对普通PID控制存在阶跃响应超调量大、调节时间过长等问题,以永磁同步电动机为控制对象建立粗跟踪系统的三环控制模型,并进行matlab仿真分析。在普通PI控制的基础上提出一种自适应增益控制,为跟踪系统缩短调节时间改善超调等动态性能提供新的方法,在基于FPGA主控单元的控制下。地面实验表明,在187.25μrad(500码)阶跃信号的激励下,改进的自适应增益控制策略较普通PI控制,超调量由35.8%下降到10%,调节时间由100 ms缩短到70 ms,稳态精度保持在±2.247μrad(3码),控制性能得到了显著改善。在轨工况下,自适应增益控制策略能够实现星间激光通信跟踪转台的高精度控制,同时对其他高精度伺服系统设计具有借鉴意义。

关键词：伺服控制跟踪转台永磁同步电机自适应增益控制性能