摘要：针对影响航空遥感三轴惯性稳定平台控制精度的非线性摩擦,提出了一种基于LuGre模型的摩擦参数辨识方法。在分析系统正弦响应曲线的基础上,建立了适于惯性稳定平台的LuGre摩擦模型,提出了两步辨识及动态参数优化的摩擦参数辨识方法,针对惯性稳定平台三个框架系统的不同特点分别设计了参数辨识方案,最后通过实验进行了验证。结果表明,各框架角速度、角位置响应仿真曲线与实际曲线基本一致,说明提出的辨识方法能够得到各框架较为准确的摩擦模型。摩擦补偿实验结果表明,可显著降低摩擦对控制系统精度的影响,使方位系统角位置误差波动范围、角位置跟踪均方根误差比未补偿前分别减少了78.7%和91.5%。

摘要：针对大力矩飞轮前馈和闭环反馈补偿复杂、对精度影响敏感性大的问题,提出了基于磁浮控制力矩陀螺闭环补偿的大型遥感卫星高精度姿态控制方法。该方法采用磁悬浮力矩陀螺为控制执行机构,通过变结构反馈补偿控制律设计,建立新的运动补偿控制系统,减小相机和卫星本体耦合效应。基于磁浮力矩陀螺力矩大、反向激励扰动小、精度高的特性,将其应用于对地遥感成像相机运动补偿控制系统中,仿真结果表明,与飞轮前馈补偿相比,姿态稳定度提高了一个数量级,有效提高空间大惯量卫星姿态控制的稳定度,提升相机对地成像质量;研究结果可为甚高精度卫星姿态控制与载荷运动补偿提供参考。

摘要：为了实现中心波长为1064nm的单频光纤激光器的稳频,采用相位调制光外差(PDH)激光稳频技术,搭建稳频系统光路。分析了相位调制光外差稳频信号以及误差信号特征;设计基于现场可编程门阵列(FPGA)的数字式解调和反馈控制电路,在FPGA中实现对相位调制光外差稳频信号的数字解调,再经数模转换器输出获得误差信号。结果表明,在FPGA中能成功实现对相位调制光外差信号的解调,经Allan方差计算,频率漂移的方差值可达10-11,即所设计的数字系统实现了较高的稳频精度。

摘要：吊舱稳定平台在无人直升机电力巡线中发挥着重要作用。为了提高巡线质量和效率,克服自动跟踪单一模式下多源扰动导致的光学载荷视轴对目标的跟踪丢失,提出了一种基于自动/手动混合模式的吊舱稳定平台控制策略。通过组合使用基于POS(Position and Orientation System)的位置和姿态信息的自动跟踪控制模式和基于人工手柄操作的手动跟踪控制模式,当目标跟踪丢失时利用手动模式及时对自动跟踪进行校正,实现吊舱稳定平台载荷视轴对电力线路的长时高精度稳定跟踪。根据控制策略,设计了基于DSP和FPGA的三环复合伺服控制系统,通过仿真分析得到将手动控制设置在速率回路是最佳方案的结论。通过实际线路飞行实验对控制方法进行了验证,结果表明:基于自动/手动混合模式的平台控制对目标跟踪灵活准确,实现了无人机多传感器系统对电力线路的高效高精度数据采集。

摘要：针对轻小型航空遥感系统对姿态大机动的快响应需求,设计了一种轻量型惯性稳定平台位置环协同通信与姿态超限快响应控制策略,将位置环反馈回路设计为两种可切换工作模式。伺服模式下,参考位置姿态系统的输出,通过设计二者协同通信,保证稳定平台对飞行姿态及扰动的实时隔离;编码器实时监测框架间相对角位置,超限位且载荷视轴与垂直方向误差较大时切换模式。超限快速回复模式下,以编码器值为位置环反馈量,使用大增益将平台由超限位置迅速调整到最大限定位置,并实时监测POS值,在载荷视轴位置误差较小时返回伺服模式。实验表明,该方法可靠、有效实现了稳定平台与位置传感器的高精度实时通信与控制。

摘要：研究了利用单个双框架变速控制力矩陀螺(DGVSCMG)实现卫星三轴姿态控制问题;文章建立了基于单个DGVSCMG的卫星姿态动力学模型,在此基础上采用反步法设计控制律,分为姿态环的设计和角速度环的设计,并通过Lyapunov稳定性定理验证了控制算法的稳定性;最后对该控制律进行的数值仿真结果表明,21s后卫星姿态控制精度优于10-2°,姿态稳定度达到10-3°/s量级,验证了文章方法的有效性。

摘要：针对角速率输入的传统捷联惯导姿态算法在高动态环境下精度低的问题,提出一种角速率输入的在期望的圆锥运动环境下的频域最优圆锥误差补偿优化算法。在分析圆锥误差补偿通式的基础上,建立了角速率输入的圆锥误差准则,基于最小二乘原理建立了圆锥误差补偿优化目标,并推导了角速率输入的圆锥误差补偿优化系数,讨论了载体运动环境。在圆锥运动环境下,将新算法与传统的频域泰勒算法通过数字仿真进行了对比分析,结果表明,在高频圆锥运动环境下,新算法的精度明显高于频域泰勒算法。

摘要：基于相位凝固技术的激光反馈干涉术,为验证其可行性及测量分辨率,设计了微位移测量验证系统。在系统中利用相位调制器进行外腔相位调制,采用相位凝固技术进行采样及解调,重构出外部目标物的位移信息。建立了测量系统的模型,进行了基于相位凝固技术的调制解调算法仿真及位移测量验证实验。实验验证了仿真的正确性和系统的可行性,通过比较外部目标物的实际位移与系统重构位移结果,得出测量峰谷值相对误差小于3%。研究表明,此测量方法能够准确地测量出外部目标物的位移信息,可有效提高系统测量分辨率,并可实现微位移的实时测量。

摘要：提出一种弹载SINS/CNS组合导航系统在线标定方法。该方法将星敏感器安装偏角误差、陀螺漂移及加速度计零偏误差扩维为状态量,利用星敏感器与惯导系统姿态角之间的关系建立观测方程,采用卡尔曼滤波对安装误差及惯性器件误差进行估计和补偿。设计趋于一般运动状态的路径对上述方法进行仿真验证。仿真结果表明,该方法可以实现对星敏感器安装误差及惯性器件误差的估计,其中安装误差估计精度优于0.1',陀螺漂移估计精度优于0.01°/h,加速度计零偏估计精度优于20μg。

摘要：根据某型光谱成像仪的结构特点,提出一种航空遥感惯性稳定平台分体式POS安装方案,并对支架进行多目标优化设计。安装方案包括整体布局、POS安装方案、配重方案及支架优化4个部分。首先,根据载荷、POS及稳定平台结构特点和功能确定最优布局方案,在稳定平台方位框上对称分体式安装POS/支架系统、配重/支架系统,使得当载荷沿方位轴转动到任意位置情况下,对水平横滚轴及俯仰轴的偏心力矩都能相互抵消;其次,为减小安装空间,将POS通过支架在方位框过渡盘上垂直安装;第三,根据载荷安装位置,确定将配重/支架系统与POS/支架系统沿俯仰轴对称安装,将配重块重心集成设计并进行最大距离安置,使得在配重最小情况下实现对POS的最大偏置校正力矩;第四,以质量、应力及应变最小为目标,对安装支架进行基于ANSYS Workbench仿真环境的拓扑优化和多目标参数优化设计,使得在保证强度和刚度的条件下质量减少了26.7%;最后,以优化设计方案为指导,对POS安装及配重系统进行加工配重和飞行实验。实验结果表明:基于POS位置反馈的惯性稳定平台控制系统性能稳定,实现了光谱仪高精度航空遥感成像。