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基于扰动观测器的机载光电稳定平台自适应指数时变滑模控制

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兵工学报 2022年第7期43卷 1636-1645页

作者：苗双全张宝泉王明超王新伟沈宇西安应用光学研究所陕西西安710065

针对考虑载机干扰、摩擦力矩和参数不确定性等扰动因素影响的机载光电稳定平台高精度控制问题,提出了一种基于非线性扰动观测器的自适应指数时变滑模控制方法。该方法利用非线性扰动观测器观测系统的聚合不确定性,用来抵消外界扰动和参... 详细信息

针对考虑载机干扰、摩擦力矩和参数不确定性等扰动因素影响的机载光电稳定平台高精度控制问题,提出了一种基于非线性扰动观测器的自适应指数时变滑模控制方法。该方法利用非线性扰动观测器观测系统的聚合不确定性,用来抵消外界扰动和参数不确定性对系统的干扰。在此基础上,设计自适应指数时变滑模控制器,实现了光电稳定平台伺服系统在残余聚合扰动影响下的期望角位置转动的全局鲁棒控制,该方法不需要确定聚合不确定性的上界信息,同时避免了普通自适应滑模的切换增益过度自适应问题,最终通过李雅普诺夫稳定性定理证明了闭环系统的全局渐近稳定性,系统角位置最终渐近收敛到期望角位置。数值仿真和样机测试结果表明,在外界扰动和参数不确定性的影响下,该方法能够实现系统的高精度角位置控制。

关键词：光电稳定平台扰动观测器滑模控制自适应控制全局鲁棒性

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防空反导光电组网探测概率仿真评估

兵工学报 2022年第S01期43卷 169-176页

作者：马优恒姚林海段红建李维杰赵磊西安应用光学研究所陕西西安710065

单台光电设备覆盖空域小、探测盲区大,对超低空飞行、隐身性强的目标探测概率低,光电组网能够扩展空域覆盖范围,提高目标探测概率。为获取最优光电组网方案,对其探测概率进行评估。给出基于目标运动模型的目标截获与数据获取仿真方法,... 详细信息

单台光电设备覆盖空域小、探测盲区大,对超低空飞行、隐身性强的目标探测概率低,光电组网能够扩展空域覆盖范围,提高目标探测概率。为获取最优光电组网方案,对其探测概率进行评估。给出基于目标运动模型的目标截获与数据获取仿真方法,采用基于最小一乘估计的自适应加权融合算法对目标数据融合处理。在单站目标探测概率基础上,建立多站目标探测概率的计算模型以及基于多站重叠覆盖区域的系统探测概率计算模型,提出光电组网系统对目标的探测概率评估方法。结合星型布站实例,对光电组网探测概率量化评估。评估结果表明:若单站探测概率≥80%,则组网探测概率≥89.4%;组网探测概率仿真评估能够为光电组网方案提供数据参考,支撑构建网络化光电探测系统。

关键词：防空反导光电组网目标截获探测概率仿真评估

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滚仰式光电吊舱地理导引实现与误差分析

中国光学（中英文） 2024年第3期17卷 630-639页

作者：董期林张卫国赵创社王超袁屹杰伊兴国刘万刚程勇栋西安应用光学研究所陕西西安710065

为了提升地理导引精度和成功率,根据滚仰式光电吊舱的结构特点,通过建立坐标系统、目标坐标求解和框架角解算三个步骤,完整构建了地理导引的数学模型,并在此基础上引入了速度前馈和小区域搜索模式。同时,对受惯导测量误差和目标距离影... 详细信息

为了提升地理导引精度和成功率,根据滚仰式光电吊舱的结构特点,通过建立坐标系统、目标坐标求解和框架角解算三个步骤,完整构建了地理导引的数学模型,并在此基础上引入了速度前馈和小区域搜索模式。同时,对受惯导测量误差和目标距离影响的框架角解算误差进行了数据仿真。结果表明:经纬误差和航向角误差对俯仰角的解算误差影响较大;而高程误差和水平姿态角误差则对横滚角的解算误差影响较大。提升惯导的定位精度,可进一步减小框架角解算误差,从而提升地理导引精度,而当航向角<0.1°,水平姿态角<0.05°时,姿态角误差的影响权重会变小,再通过减小姿态角误差提升导引精度的作用已不明显。随着目标距离的增大,框架角解算误差会急剧减小。最后进行了导引试验,其俯仰、横滚角均方差均小于0.12°,表明了算法的准确性和仿真分析的有效性。

关键词：滚仰式光电吊舱地理导引坐标转换误差分析

引入重要度修正因子的复杂光电系统可靠性分配研究

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应用光学 2024年第3期45卷 590-597页

作者：宁飞郑凤翥王惠林边赟王乐王冠西安应用光学研究所陕西西安 710065

以某新型复杂光电系统为研究对像,针对传统评分分配法客观性差、分配偏差大的缺点,构建重要度修正因子,提出了一种引入重要度修正因子的可靠性评分分配法。首先,运用模糊层次分析法,得到功能单元对上级功能单元/系统可靠性影响的相对重... 详细信息

以某新型复杂光电系统为研究对像,针对传统评分分配法客观性差、分配偏差大的缺点,构建重要度修正因子,提出了一种引入重要度修正因子的可靠性评分分配法。首先,运用模糊层次分析法,得到功能单元对上级功能单元/系统可靠性影响的相对重要度;然后,基于相对重要度,按照专家评分规则,得到功能单元对上级功能单元/系统可靠性影响的绝对重要度;最后,基于相对重要度和绝对重要度,构建功能单元重要度修正因子,以此修正各功能单元的评分结果。经对比验证,关重功能单元可靠性分配值较传统评分分配值至少提高6%,引入重要度修正因子的评分分配法能有效削弱传统评分分配法的主观影响,释放关重功能单元可靠性余量,提高功能单元可靠性分配的科学性、合理性,进而提高复杂系统可靠性设计水平。

关键词：重要度修正因子光电系统评分分配法可靠性设计

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离轴卡塞格林光学系统装调技术

光学技术 2024年第1期50卷 14-18页

作者：刘伟光张燕肖应玉李阳张向明杜萌管伟苏瑛左晓舟史永航西安应用光学研究所陕西西安710065

介绍了一种离轴卡塞格林光学系统的高精度装配和调整方法。针对离轴抛物面主镜装配难点,通过理论计算及仿真分析,确定粘接形式及粘接面积,利用干涉仪及平面镜实现自准直检测,完成了主镜的微应力装配。结合系统结构特点,通过测量主镜最... 详细信息

介绍了一种离轴卡塞格林光学系统的高精度装配和调整方法。针对离轴抛物面主镜装配难点,通过理论计算及仿真分析,确定粘接形式及粘接面积,利用干涉仪及平面镜实现自准直检测,完成了主镜的微应力装配。结合系统结构特点,通过测量主镜最佳面型,将主镜位置姿态与机械基准建立关系,使主镜光轴与机械基准保持一致。通过分析次镜失调量与系统波相差之间的关系,对次镜进行六个自由度的调整实现系统波相差校正。主镜粘接装配后面型变化小于5%,系统装调后波像差优于0.055λ,均满足了设计指标要求。

关键词：离轴光学系统主镜装调计算机辅助装调波相差

机载130mJ激光照射器的脉冲驱动电源设计

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激光杂志 2024年

作者：郭俊超韩耀锋张晓辉李龙骧王城寿少峻马世伟孙翌乔西安应用光学研究所

针对机载130mJ激光照射器对脉冲驱动电源的实际使用需求，设计了一款高可靠性、宽温度范围、小型化的脉冲驱动电源。采用了基于超低ESR储能单元的前级低功率充电、后级高功率脉冲放电的技术方案。详细设计中，防反及缓启电路采用双PMOS... 详细信息

针对机载130mJ激光照射器对脉冲驱动电源的实际使用需求，设计了一款高可靠性、宽温度范围、小型化的脉冲驱动电源。采用了基于超低ESR储能单元的前级低功率充电、后级高功率脉冲放电的技术方案。详细设计中，防反及缓启电路采用双PMOS管的方式；BOOST升压式充电电路选用具有开关频率可调、逐周期电流限制的控制芯片CYT5022JVS；储能单元由多只超低ESR的高分子固态铝电解电容器并联构成；放电电路开关管选用两只2.3mΩ导通内阻的IRF150P220并联来降低发热功率。为保证宽温工作范围，采用电压补偿的方式来解决高、低温下储能单元容值变化的问题。测试表明，驱动电源能够输出峰值160A、脉宽230μs、频率25Hz的脉冲电流，激光照射器在照射模式下单脉冲平均能量大于130mJ，满足系统要求。

关键词：激光技术驱动电源 BOOST变换器储能单元激光照射器

长波红外干涉光谱成像仪比较及变间隙法布里-珀罗型光谱成像仪设计

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兵工学报 2019年第8期40卷 1641-1647页

作者：孟合民高教波王楠吴江辉高泽东赵宇洁刘方西安应用光学研究所

长波红外光谱成像技术在矿物探测、危险化学品识别等方面有广阔应用前景。针对长波干涉光谱成像技术的小型化及多平台应用需求,分析了两反射面Sagnac型、三反射面Sagnac型、静态Michelson干涉型、摆臂式Michelson干涉型和变间隙法布里-... 详细信息

长波红外光谱成像技术在矿物探测、危险化学品识别等方面有广阔应用前景。针对长波干涉光谱成像技术的小型化及多平台应用需求,分析了两反射面Sagnac型、三反射面Sagnac型、静态Michelson干涉型、摆臂式Michelson干涉型和变间隙法布里-珀罗(F-P)干涉型5种常用的干涉型光谱成像仪方案,从体积、稳定性、装调精度要求和光学系统复杂度等方面比较了各方案的优缺点,研制了变间隙F-P光谱成像仪原理样机。采用重排、切趾、傅里叶变换、光谱辐射标定等处理方法准确反演出目标的光谱,并使用该原理样机对甲基磷酸二甲脂化学品进行了探测试验,其测试结果与高精度MR170光谱仪测试结果一致。

关键词：红外光谱成像干涉光谱方案比较数据处理

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一种弱刚度件加固装夹技术研究

现代制造工程 2022年第1期 67-71,79页

作者：苏军孙鹏程许小雷张征汪志斌李军琪西安应用光学研究所西安710065

介绍了一种弱刚度细长梁零件的加固装夹技术。首先,通过切削加工试验获取各向切削力;其次,以切削力作为输入,采用有限元仿真分析方法得到零件的变形情况,从而获得零件的加固点数量及位置;最后,设计了一种专用工装,利用石蜡及结构胶进行... 详细信息

介绍了一种弱刚度细长梁零件的加固装夹技术。首先,通过切削加工试验获取各向切削力;其次,以切削力作为输入,采用有限元仿真分析方法得到零件的变形情况,从而获得零件的加固点数量及位置;最后,设计了一种专用工装,利用石蜡及结构胶进行加固装夹,提高了零件刚度,减小了加工过程中的变形量。试验结果表明,加固装夹时零件变形量小于0.008 mm,加固后零件水平方向刚度为8.30 kN/mm,是加固前刚度的3.8倍,竖直方向刚度为25.00 kN/mm,是加固前刚度的44.6倍,零件加工后满足设计要求。

关键词：弱刚度加固装夹有限元仿真

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基于混合合束的复合激光系统

应用光学 2024年第1期45卷 26-32页

作者：龙井宇卜英华穆让修李刚张佳寿少峻西安应用光学研究所陕西西安710065

采用偏振合束与光谱合束结合的方式,实现了4种近红外激光束的空间合成,包括固体纳秒脉冲激光、高功率连续光纤激光、高重复频率纳秒脉冲光纤激光和亚毫秒(长脉冲)光纤激光。开发了仿真软件对偏振合束器、光谱合束器及各激光器的光谱特... 详细信息

采用偏振合束与光谱合束结合的方式,实现了4种近红外激光束的空间合成,包括固体纳秒脉冲激光、高功率连续光纤激光、高重复频率纳秒脉冲光纤激光和亚毫秒(长脉冲)光纤激光。开发了仿真软件对偏振合束器、光谱合束器及各激光器的光谱特征和偏振特性等主要相关参数进行设计优化,基于仿真结果研制了由上述4种激光系统和一套偏振/光谱合束链路构成的复合激光系统。系统的合束效率可达93.9%,实现了近红外波段多种脉冲和连续激光束的共轴发射,该系统可用于研究激光与物质相互作用的合作效应。

关键词：偏振合束光谱合束混合合束