光电稳瞄吊舱伺服鲁棒控制方法研究

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光电稳瞄吊舱可以隔离外界干扰,保证其内部所搭载的光学载荷视轴相对惯性空间始终具有稳定指向,它作为一种先进装备,被广泛用于军民领域,以实现对目标的侦察、探测、跟瞄与打击等任务。由于吊舱工作环境复杂,常常受到来自内部以及外部各种扰动的作用,这些干扰会影响视轴稳定,严重时会使光学载荷无法正常工作。因此,提升吊舱隔离扰动的能力至关重要,本文以两轴两框架光电稳瞄吊舱为研究对象,以提升吊舱抗扰能力为目标,进行了以下研究工作:1)详细分析了光电稳瞄吊舱系统:包括系统组成、框架结构特点、工作模式、被动隔振与主动稳定原理以及受到的各种扰动因素。对速度环的各个部件进行机理分析并建模。通过扫频实验并采用系统辨识方法建立了吊舱传递函数模型。2)研究了光电稳瞄吊舱自抗扰内模控制策略。内模控制具有较强鲁棒性,然而它是单自由度控制器,在整定参数时需要对系统的动态特性和鲁棒性进行折中考虑,不能实现系统跟踪性能和扰动抑制能力分离设计,且无法有效抑制建模误差等干扰。为了解决以上问题,深入研究了线性自抗扰(Linear Active Disturbance Rejection Control,LADRC)与基于误差的线性自抗扰控制(Error-based Linear Active Disturbance Rejection Control,Error-based LADRC),通过借鉴其主动抗扰思想,将Error-based LADRC引入到内模控制结构中,提出了基于Error-based LADRC的内模控制方法,在此控制结构中,内模控制器用于规定系统的期望输出轨迹,决定了系统跟踪性能,Error-based LADRC控制器用于补偿建模误差、外界扰动等干扰,决定了系统抗扰能力。以系统辨识得到的光电稳瞄吊舱速度环模型为控制对象,进行了大量的对比仿真研究,结果表明,所提出的方法具有良好的扰动抑制能力与鲁棒性,能够提高光电稳瞄吊舱系统性能。3)基于实验室的两轴两框架光电稳瞄吊舱实验平台,进行了PI控制、内模控制与基于Error-based LADRC的内模控制方法下的光电稳瞄吊舱扰动抑制与参数摄动鲁棒性实验,实验结果验证了基于Error-based LADRC的内模控制方法能够有效提高吊舱系统的扰动抑制能力。
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随着工业需求的不断增加,研究太赫兹时域光谱(THz-TDS)系统紧凑化、小型化、高分辨和快速且实时监测是大势所趋。其中,提供长时间延迟且平稳性较好的光学延迟装置是实现高分辨THz-TDS系统的关键技术。本论文为了进一步提高THz信号的探测速度和频谱分辨率,设计了快速旋转的曲线反射器光学延迟线,并进行了相关实验测试其性能。主要研究内容如下:首先阐述了THz波和THz-TDS技术,介绍了THz-TDS