偏轴反射镜平台视轴稳定技术及建模分析

常规反射镜平台采用方位/俯仰型两框架结构形式,探测器视轴平行于外框架旋转轴。区别于常规反射镜平台,偏轴反射镜平台不再遵循探测器视轴与外框架旋转轴平行的原则,其视轴角速度具有强耦合和非线性的特点。主要研究了这类偏轴反射镜平台的运动学、动力学建模和视轴稳定机理。首先,采用虚拟整体稳定平台技术推导平台运动学方程,并确定了虚拟平台框架类型的选取原则。在此基础上推导了完整的视轴坐标系动力学模型。然后,对载体运动耦合机制进行了分析并给出了控制框图。最后,对视轴运动特性进行仿真分析。仿真结果表明,该平台在视轴指向、力矩耦合等方面具有不同于常规反射镜平台的特性,且由视轴运动非线性引起的视轴交叉耦合力矩大于惯量耦合力矩。     

气流扰动下光电系统高精度稳像控制方法

气流随机冲击引起的姿态扰动是飞行器光电系统的主要扰动源,在系统自身转轴摩擦和质量不平衡等因素的作用下,严重影响了光电系统视轴稳定性。为了有效抑制扰动力矩的影响,建立了外俯仰、内方位两轴光电系统动力学模型,给出了扰动因素和运动耦合综合作用下的扰动传递关系。根据系统动力学模型,提出了扩展卡尔曼滤波扰动力矩估计方法,并构建扰动力矩前馈控制回路,实现了对扰动力矩的实时补偿,大大提高了光电系统的稳像控制精度。利用飞行模拟转台对某两轴光电系统进行了半实物仿真实验,结果表明:在幅值为1、频率为2 Hz的载体扰动条件下,采用前馈补偿方法系统俯仰和方位框架的视轴稳定精度均方根值分别达到0.026 4 mrad和0.029 0 mrad,相比扰动观测器控制方法分别提高了64.1%和69.6%。     

基于陀螺稳定的机载光电转塔系统建模与仿真

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。     

高精度太阳能聚光双轴定时跟踪控制系统设计

为提高太阳能电池光电转换效率,设计了不得一种太阳能双轴全自动聚光跟踪控制系统,使可以放多个太阳能电池模块的框架平台可以跟踪太阳光旋转,并保持框架平台上的太阳能电池与阳光入射角保持垂直,以达到光能的最大获取率。在考虑太阳的运动轨迹模型的基础上,设计出可以同时跟踪太阳轨迹的二轴框架平台结构,方位轴和俯仰轴。在考虑晴天和阴天等复杂天气情况下,设计太阳运行轨迹跟踪方式和光传感器跟踪方式相结合的自适应智能跟踪方法,全自动地准确跟踪太阳的位置,跟踪精度小于0.4°,最大限度的接收太阳能,提高了太阳能光电转换的效率。     

机载光电稳定平台建模及动态特性分析

两轴两框架机载光电稳定平台以其机构简单、成本低、体积小的特点广泛应用于小型载机上。载机与光电平台之间、平台框架之间存在复杂的非线性耦合。本文根据运动学、动力学关系,采用机理建模的方法建立了包含内外框耦合力矩的数学模型,并进行了多种状态下的动态特性仿真。结果表明,当框架受扰时内框比外框更敏感,内框能更快恢复稳定。载机角速度扰动引起的光轴角速度变化比框架力矩扰动引起的光轴角速度变化小。载机三轴运动时内外框之间存在耦合力矩,耦合力矩的频率和载机运动速度的频率相同;载机三轴角运动时内框电机加入控制电压,内外框耦合力矩变大。     

新型机载光电平台内部载荷相对姿态测量方法

针对新型无人机载光电平台内部载荷的安装特点及三轴万向节支撑结构,提出了一种使用高精度距离传感器进行平台内部载荷相对姿态的测量方法。首先,利用偏心旋转的基本原理建立了偏心测角的数学模型,导出了利用偏心法进行小角度测量时角度与距离变化的近线性关系;然后,结合机载光电平台内部载荷相对外框架运动的特点,通过巧妙的偏心结构设计建立载荷沿方位与俯仰方向上相对姿态测量方案;利用双偏心球面及多传感器组合有效地消除了系统径跳等误差对测量精度的影响;最后,使用高精度传感器与本文的测量方法对测量方案进行了验证。理论分析与实验结果表明,本文测量方法简单可行,测量精度优于15″,测量带宽达1.24kHz,完全满足某新型机载光电平台载荷内姿态的测量要求。具有很好的应用价值。     

某测量雷达天线座轴系设计与精度测量

本文针对精密测量雷达的特点,对二维天线座的方位轴系和俯仰轴系进行详细设计,并重点分析方位和俯仰轴系精度误差对雷达测角误差的影响。进一步分析影响方位轴铅垂度、方位轴与俯仰轴垂直度的因素,对每个因素的误差进行数值分配,并通过加工制造和装配进行精确控制,从而满足总的误差分配指标要求。文章提出方位轴系和俯仰轴系精度测量方法,并据此实测两轴系精度数据,通过对比精度分配理论数值和实测数据,验证了理论计算和测量方法的可行性。     

动载体光电平台角振动隔振设计

动载光电系统具有机动灵活、实时准确、视场范围广、针对性强等特点,是获得各种图像信息的主要平台.光电系统由于受内部和外部振动的影响,其任务载荷在相对恶劣的环境下工作,为提高任务载荷的成像质量,有必要对光电平台的振动环境加以改善,减少对成像质量影响较大的角振动.通过对动载体平台振动及其对成像质量的影响分析,根据动力学普遍原理建立了两轴四框架光电平台的隔振模型,采用在内外框架之间对称的弹性布局方案,有效地解除了线振动对角振动的耦合影响;合理地选择弹性参数,有效提高了角振动的隔离效果.     

光电产品空间全视场指向精度检测方法研究

光电产品空间指向精度是衡量光电系统的重要指标,如何准确地测量出光电产品的空间全视场指向精度对于光电系统而言尤为重要。根据光电系统的工作特点,提出了光电产品空间全视场指向精度测量原理与方法,以方位、俯仰轴为例介绍了测量的基本原理,给出了测量结果和分析。结果表明,该方法可以有效准确地测量出光电产品空间全视场的指向精度。     

光电通信吊舱内框架悬置系统设计与分析

为避免光电通信吊舱的外界振动直接传至内框架的光电负载上而影响成像质量和跟踪精度,在光电吊舱内外框架之间加入弹性支撑隔振元件。建立内框架隔振系统的动力学模型,对耦合情况进行分析和解耦设计。应用能量法和Matlab语言编程对系统解耦率进行计算分析,验证所提出设计方法的合理性与正确性,研究结果为光电吊舱隔振设计方面的研究提供了理论基础。