摘要：为进一步提高航空光电稳定平台的视轴稳定精度,提出一种基于卡尔曼滤波算法的加速度反馈控制策略。根据光电平台伺服系统模型特点设计卡尔曼滤波器,将卡尔曼滤波器采集的光电平台伺服系统输入输出信号作为自身输入信号,并输出速度的滤波信号和加速度的估计结果。然后将卡尔曼滤波器输出的速度和加速度估计值分别作为被控对象速度环路和加速度环路的反馈信号。进行了模拟仿真和样机实验,结果表明:伺服系统引入加速度反馈控制后,可以使光电平台对2.5 Hz以内不同频率的扰动力矩都具有良好的抑制效果,扰动隔离度优于20 dB;相比于传统单速度环控制方案,阶跃响应的超调量至少降低40%.由此可见,将加速度环引入传统速度环控制系统可以有效改善光电稳定平台的伺服控制性能,具有较高的工程应用价值。

摘要：通信目标光学捕获对准技术不依赖GPS和无线通讯手段、不易受强电磁环境的干扰,是发展轻小型化激光通信的重要方向。本文针对轻小型化无线光通信终端天线展开研究,设计了切换变焦形式的光学天线,构建了以变焦光学天线为基础的无线光通信终端模型,通过链路功率核算,验证了变焦前信标光和变焦后通信光链路的有效性。本设计为激光通信系统的便携式应用提供重要技术支撑。

摘要：本文提出了一种基于快速反射镜的像移补偿方法用于解决航空成像中的像移问题。首先通过计算航空相机在曝光时间内的像移速度证明了像移补偿的必要性;针对快速反射镜存在伺服模型不确定性的问题,设计了模型参考自适应控制器;最后通过实验验证了该算法的性能,结果显示:采用本算法后,快速反射镜的阶跃响应稳定时间降低了50%以上,在振动情况下快速反射镜的稳定精度都可以达到10μrad,精度比传统控制方案提升10倍以上。最终的像移补偿成像实验成功验证了基于快速反射镜的像移补偿方案有较高的工程应用价值。

摘要：针对陀螺传感器测量精度低,严重影响航空光电稳定平台视轴稳定精度的问题,设计了强跟踪卡尔曼滤波器。根据时间序列分析法的基本原理,对经过预处理的陀螺原始量测数据进行AR模型建模,根据该AR模型采用状态空间法设计卡尔曼滤波器,同时为了增强系统的鲁棒性,引入强跟踪算法对卡尔曼滤波中的状态预测方差进行实时调整,构造了强跟踪卡尔曼滤波器。阐述了该算法的理论、原理,并且在某型航空光电稳定平台上进行试验验证。试验结果表明:强跟踪卡尔曼滤波器输出信号的方差减少了44.1%,分散程度降低,同时,相较于巴特沃斯滤波器,最大超调量减少13%,上升时间缩短了3ms,调整时间缩短了37.5ms,使平台具有良好的动态性能。研究表明,强跟踪卡尔曼滤波器可以提高航空光电稳定平台的精度,有较高的实用价值。

摘要：在比例积分(proportional integral,PI)控制器的基础上,采用模型参考自适应(MRAC)方法进行了摩擦力的自适应补偿研究。采用"库仑"摩擦模型;并推导出模型跟随控制器,然后通过李雅普诺夫法给出未知参数的更新规律。在摩擦力补偿试验中,平台对幅值为1(°)·s^(-1)和10(°)·s^(-1)的正弦信号的最大速度跟踪误差相比PI控制器降低了28.26%和69.43%;对于单向运动中等效周期性摩擦力补偿后的残余扰动控制在0.285(°)·s^(-1)以内,较之PI控制器减小了36.67%,实验结果表明了此设计的有效性。

摘要：为了在传统控制器基础上进一步提高航空光电稳定平台的性能,减轻机械伺服系统中摩擦环节对视轴(LOS)稳定及激光指向带来的负面影响,提出了一种基于自抗扰控制器(ADRC)的高性能摩擦力补偿方案。首先,在原有系统中引入LuGre模型来初步抑制摩擦对伺服系统的扰动;然后,通过设计自抗扰控制器对摩擦补偿后仍然存在的残余扰动进行进一步抑制;最后为了验证本控制策略对系统扰动的抑制效果,将航空光电稳定平台安装在飞行模拟转台进行实验,测试加入基于自抗扰控制器的摩擦补偿方案前后的性能对比。实验结果表明:对比传统的控制方案,在速度稳定实验中,引入摩擦力和自抗扰相结合控制方案的光电平台扰动隔离度至少提高了14dB,在目标跟踪实验中,系统的视轴晃动强度也至少降低了78.9%。该补偿方案易于实现,与光电平台的兼容性好,满足航空光电稳定平台的高精度要求。