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光电稳像系统跟踪控制与脱靶量预测方法研究

作　者: 潘玲
导　师: 谈振藩
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 导航、制导与控制
关键词: 光电稳像系统跟踪控制 Kalman滤波脱靶量
分类号: TN29
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 260次
引　用: 2次
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内容摘要

在现代战争条件下,不但要求机载火控系统具有精度高、作用距离远,而且要有在昼夜和恶劣条件下工作的能力。光电稳像系统,通过陀螺隔离载机的振动,获得相对惯性空间稳定的平台,并且在控制指令的驱动下,实现对目标的搜索、捕获、跟踪和定位。随着被测目标运动速度和加速度的不断提高,光电稳像系统跟踪的动态误差急剧增大。如何提高伺服系统的跟踪精度成为近年来研究的热点。本文首先概述了国内外光电稳像系统跟踪控制以及脱靶量预测方法发展概况,阐述了本文的研究意义。然后建立了光电稳像系统数学模型,该模型为一个两轴伺服系统,方位轴和俯仰轴都由速度环回路和位置环回路构成。并利用Simulink建立了系统的仿真模型,从而为伺服系统的设计提供了理论依据。跟踪能力提高的关键就是减小调节时间和降低超调。本文采用传统的控制方法来提高动态性能。同时,针对系统中脱靶量具有较大延时的问题,得出延时越大,系统跟踪精度越低的结论。为了提高跟踪精度,克服延时的影响,提出了几种预测滤波方法。将预测滤波方法应用到光电稳像系统中可以大幅度减小跟踪误差。将仿真过程和结果综合比较可知,Kalman预测滤波方法是最适用的预测方法。最后,本文深入探讨了Kalman预测滤波方法在光电稳像系统中的实际工程应用。从理论上分析了脱靶量预测方法提高跟踪精度的原因,并利用Matlab对本文提出的不同预测滤波方法分别进行了仿真研究。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-16
  1.1 课题背景  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-14
    1.2.1 光电稳像系统跟踪控制研究现状  11-12
    1.2.2 预测方法研究现状  12-14
  1.3 研究的目的和意义  14
  1.4 主要研究内容及论文结构  14-16
第2章光电稳像系统模型建立与分析  16-28
  2.1 引言  16
  2.2 系统组成  16-17
  2.3 系统主要技术指标  17
  2.4 系统模型建立  17-22
    2.4.1 结构参数  17-18
    2.4.2 力矩电机数学模型  18-21
    2.4.3 陀螺仪数学模型  21-22
    2.4.4 其他参数估计  22
  2.5 系统模型  22-23
  2.6 干扰力矩分析及其对稳像系统精度的影响  23-26
    2.6.1 扰动力矩分析  23-24
    2.6.2 干扰对系统精度的影响  24-26
  2.7 本章小结  26-28
第3章光电稳像系统的跟踪控制  28-44
  3.1 跟踪控制方法简介  28
  3.2 速度环分析与校正  28-33
  3.3 位置环分析与校正  33-37
  3.4 力矩干扰的影响  37-39
  3.5 时延对系统的影响  39-43
    3.5.1 获取脱靶量的原理  39-40
    3.5.2 脱靶量滞后对系统的影响  40-43
  3.6 本章小结  43-44
第4章预测技术研究  44-60
  4.1 引言  44
  4.2 滤波技术  44-58
    4.2.1 有限记忆最小平方滤波  45
    4.2.2 α-β滤波  45-49
    4.2.3 Wiener滤波  49-54
    4.2.4 Kalman滤波简介  54-58
  4.3 本章小结  58-60
第5章光电稳像系统中脱靶量预测  60-74
  5.1 引言  60
  5.2 多项式拟合算法  60-63
    5.2.1 多项式拟合算法简介  60-61
    5.2.2 抛物线拟合算法仿真  61-63
  5.3 Kalman预测法  63-73
    5.3.1 Kalman预测  64-66
    5.3.2 超前n步 Kalman预测  66-67
    5.3.3 组合 Kalman隔点预测法  67-71
    5.3.4 稳态 Kalman预测  71-73
  5.4 本章小结  73-74
结论  74-75
参考文献  75-79
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  79-80
致谢  80

光电稳像系统跟踪控制与脱靶量预测方法研究

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