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陀螺稳定光电平台伺服控制系统设计与实现

陀螺稳定光电平台伺服控制系统设计与实现

作者：赖文娟电子科技大学

学位级别：硕士

以某光电稳定跟踪平台系统为背景,以采用平台整体稳定式的陀螺稳定光电平台为主要研究对象,以陀螺稳定光电平台的伺服控制为研究方向,研究基于该稳定平台的陀螺稳定和伺服控制技术,并设计研制了满足伺服控制精度指标要求的陀螺稳定光电... 详细信息

以某光电稳定跟踪平台系统为背景,以采用平台整体稳定式的陀螺稳定光电平台为主要研究对象,以陀螺稳定光电平台的伺服控制为研究方向,研究基于该稳定平台的陀螺稳定和伺服控制技术,并设计研制了满足伺服控制精度指标要求的陀螺稳定光电平台伺服控制系统。在介绍陀螺稳定平台组成的基础上,分析了受控对象的数学模型;对系统稳定回路的工作原理和负载平台运动学予以分析,针对所采用“三环”结构及前馈复合控制建立数学模型,并讨论其各个组成环节的传递函数,提出了伺服控制策略和伺服控制器的设计方案;从系统平台结构配置、元器件选型计算方面进行了详细分析设计,提出了系统结构设计方案和伺服控制系统硬件、软件设计方案。仿真实验测试结果表明,所设计方位、俯仰控制器满足陀螺稳定平台稳定精度要求。通过本课题的研究,较全面地掌握基于运动负载平台的和基于陀螺稳定的光电平台理论模型及伺服控制方法,并在研制过程中积累实验、经验数据,为今后研究满足不同系统需求的同类型稳定控制伺服系统提供重要参考依据、技术支持,其研究内容具有重要意义和实用价值。

关键词：陀螺稳定伺服控制精度瞄准线稳定伺服控制器

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基于陀螺稳定的机载光电转塔系统建模与仿真

激光与红外 2017年第11期47卷 1392-1398页

作者：余驰庆安集团有限公司航空设备研究所陕西西安710077

机载光电转塔系统是一种多自由度高精度随动控制系统。能够快速随动、大范围跟踪、高精度对被探测区域目标进行搜索、捕获、跟踪和瞄准,为载机提供高精度和高分辨率的外部环境信息,用于态势感知和指挥决策。建立两轴两框机载光电转塔系... 详细信息

机载光电转塔系统是一种多自由度高精度随动控制系统。能够快速随动、大范围跟踪、高精度对被探测区域目标进行搜索、捕获、跟踪和瞄准,为载机提供高精度和高分辨率的外部环境信息,用于态势感知和指挥决策。建立两轴两框机载光电转塔系统在方位和俯仰的陀螺稳定数学模型,及两者之间的耦合关系。搭建了机载光电转塔系统在方位和俯仰两个自由度的联合仿真模型,根据实际应用需求,在MATLAB仿真环境下对不同外部输入和模拟载机姿态变化扰动的环境进行了全系统联合仿真。对系统的仿真特性进行了分析,仿真结果表明,建立的全系统联合仿真模型合理,系统能够快速响应与稳定控制调节,具有较高的陀螺稳定随动控制精度。

关键词：机载光电转塔系统陀螺稳定数学模型随动控制建模与仿真

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三轴陀螺稳定平台空间解耦算法及其工程设计

机械设计与研究 2019年第6期35卷 72-76页

作者：郗小鹏苏敏李雪玲崔向宇航天恒星科技有限公司(503所) 北京100086 航天东方红卫星有限公司北京100094 天津航天中为数据系统科技有限公司天津300301 天津市智能遥感数据处理技术企业重点实验室天津300301

沱螺稳定平台能够隔离载体扰动对任务设备的影响,在惯性空间内保持设备姿态稳定,工程上具有广泛的应用。通过对方位-横滚-俯仰型三轴陀螺稳定平台的稳定机理分析,推导了三轴陀螺稳定平台的稳定条件及稳定控制表达式,并对工程中常用的不... 详细信息

沱螺稳定平台能够隔离载体扰动对任务设备的影响,在惯性空间内保持设备姿态稳定,工程上具有广泛的应用。通过对方位-横滚-俯仰型三轴陀螺稳定平台的稳定机理分析,推导了三轴陀螺稳定平台的稳定条件及稳定控制表达式,并对工程中常用的不同陀螺安装位置进行了解耦分析。针对陀螺安装于俯仰框架上的工程实际应用情况,设计了一种新的控制环路,并进行了控制算法仿真和实际验证,为后续同类设备研制提供了一种有效的设计方法。

关键词：陀螺稳定平台伺服控制陀螺稳定

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潜望镜瞄准线陀螺稳定系统的理论分析

舰船科学技术 2002年第S1期24卷 18-21页

作者：冯应锋杨坤涛李忠华中科技大学武汉430073 中国船舶重工集团公司第七一七研究所武汉430064

主要对潜望镜瞄准线陀螺稳定系统进行了一些数学上的计算 ,运用矢量分析的方法 ,推导出在摇摆过程中陀螺运动和光学成像的公式 ,并将这些公式应用于误差分析中。

关键词：瞄准线矢量矩阵陀螺稳定坐标系变换

舰船的光学星体定位系统——研究并试验了利用陀螺稳定相机,根据通过的卫星来确定海上舰船位置的一种方法

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光电工程 1975年第2期 22-27页

作者：大发

本文叙述了舰船的光学星体定位系统样机的用途、设计、制造和试验。大西洋导弹靶场以及美国海军海洋局的陀螺稳定弹道相机系统的试验结果表明:海上舰船的定位精度可在两呎以内。此试验包含以星体为背景观测用的机载闪光灯。试验数据的... 详细信息

本文叙述了舰船的光学星体定位系统样机的用途、设计、制造和试验。大西洋导弹靶场以及美国海军海洋局的陀螺稳定弹道相机系统的试验结果表明:海上舰船的定位精度可在两呎以内。此试验包含以星体为背景观测用的机载闪光灯。试验数据的外推法表明:假若用600浬高度的一个主动式卫星或被动式卫星代替飞行器,那么在所有其他参数可与那些基准试验的参数相比的条件下,用较完善的设备,舰船的定位精度就可达到100至150呎以内。与美国海军海洋局订立合同的马萨诸塞理工学院所从事的重点理论研究证实了上面这些结论。

关键词：相机支架导弹靶场大西洋精度试验靶场大洋舰船定位陀螺稳定定位系统星体卫星光学

制导和跟踪用螺旋管转矩陀螺稳定的寻的器装置动力学

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激光与红外 1976年第5期 33-41页

作者：树人

由于输入到操纵战术导弹的自动驾驶仪,需要视线角误差速率,通常采用陀螺稳定的接收器以跟踪目标。由控制和误差转矩产生陀螺进动角速率,误差转矩是由伺服进动放大器-转矩产生器组件和由其它各种转矩产生机构引起的。进动放大器的输出作... 详细信息

由于输入到操纵战术导弹的自动驾驶仪,需要视线角误差速率,通常采用陀螺稳定的接收器以跟踪目标。由控制和误差转矩产生陀螺进动角速率,误差转矩是由伺服进动放大器-转矩产生器组件和由其它各种转矩产生机构引起的。进动放大器的输出作为自动驾驶仪的输入信号。磁偶极子、由陀螺转子和接收器组成装置受控制(进动)电流的影响,该电流通过陀螺周围的螺线圈,这种进动电流的大小和相位,控制转子的进动速率的大小和方向。当陀螺稳定接收器跟踪目标时,进动放大器提供一种与惯性视线角误差速率成比例的信号。导出控制装置的动力学方程式;结果解释直轴和横轴弹性速率效应(在实验室观察的)。通常认为陀螺自旋马达的垂直转矩效应看作是由若干现象引起的。讨论实验过程确定方程系数,并估价动力学误差源的相关量,根据现有情况确定机械装置和性能改进,以使进动放大器误差源减到最少并完全消除其它的误差源。

关键词：转矩马达进动寻的器螺旋管陀螺稳定装置动力学

制导和跟踪用的具有螺线管力矩器的陀螺稳定位标器部件特性

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航空兵器 1976年第1期 18-32页

作者：徐日洲

导弹制导和跟踪用的若干种低成本陀螺稳定的继电式位标器部件,采用了类似的物理结构。永久磁铁是陀螺转子部件的组成部分。陀螺的标称旋转轴与绕有螺旋导线的圆筒轴相重合。通过适当的调制流经螺旋导线的电流,以控制作用在陀螺仪上的进... 详细信息

导弹制导和跟踪用的若干种低成本陀螺稳定的继电式位标器部件,采用了类似的物理结构。永久磁铁是陀螺转子部件的组成部分。陀螺的标称旋转轴与绕有螺旋导线的圆筒轴相重合。通过适当的调制流经螺旋导线的电流,以控制作用在陀螺仪上的进动力矩。仿造了这类位标器的更一般化的模型,导出了运动方程式,区分了主要误差源,并进行了参数估算。因为它是如此经常碰到的结构,而据作者所知,至今还没有发表过这样的分析,希望本文对文献是有益的贡献。

关键词：位标器座标极限环弹体导引头极限圈进动速度陀螺稳定力矩器

基于Elmo数字伺服控制器的机载吊舱陀螺稳定平台设计

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电子设计工程 2010年第10期18卷 64-66页

作者：黄会生樊利民华南理工大学电力学院广东广州510640

为了解决传统模拟式机载吊舱陀螺稳定平台稳定性能提升有限的问题,设计了一个数字化的陀螺稳定平台。该平台采用Whistle系列数字伺服控制器。在研究机载陀螺稳定平台原理和Elmo Whistle控制器的结构与使用方法的基础上,以Whistle系列控... 详细信息

为了解决传统模拟式机载吊舱陀螺稳定平台稳定性能提升有限的问题,设计了一个数字化的陀螺稳定平台。该平台采用Whistle系列数字伺服控制器。在研究机载陀螺稳定平台原理和Elmo Whistle控制器的结构与使用方法的基础上,以Whistle系列控制器5/100型号为主要控制器,设计了具有陀螺稳定、吊舱运动控制、LOCK信号、限位信号等功能的机载陀螺稳定平台。通过Elmo Studio软件平台,编写相应的功能程序,最终实现机载吊舱陀螺稳定的功能。另外,该稳定平台通过串口RS232通信,用指令控制吊舱运动,取得了良好的控制效果。该稳定平台已应用于现有吊舱,稳定性能提升到50μrad。

关键词：吊舱陀螺稳定运动控制 Elmo whistle

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论陀螺的迴转稳定准则及其应用

力学学报 1986年第2期 152-159页

作者：徐硕昌中国科学院力学研究所

本文以卡尔丹角为方位参量,建立了轴对称刚体(陀螺)永久转动情形的非线性稳定方程组。应用直接方法证明了具有完全耗散情形的陀螺迴转稳定准则:陀螺绕对称轴自由迴旋稳定的充要条件是转子呈扁形。这一准则不仅为陀螺仪设计提供理论依据... 详细信息

本文以卡尔丹角为方位参量,建立了轴对称刚体(陀螺)永久转动情形的非线性稳定方程组。应用直接方法证明了具有完全耗散情形的陀螺迴转稳定准则:陀螺绕对称轴自由迴旋稳定的充要条件是转子呈扁形。这一准则不仅为陀螺仪设计提供理论依据,而且为飞行器用自旋稳定实现姿态控制提供理论依据。美国发射的Fxplorer-1号绕长轴自旋失稳和第一颗通讯卫星Syncon号绕短轴自旋取得姿态控制成功的事实都能依据这一准则得到合理解释。

关键词：陀螺稳定永久短轴飞行器自旋稳定陀螺转子陀螺系统陀螺仪航海仪器姿态控制飞行控制刚体惯量主轴通讯卫星