為了實(shí)現(xiàn)針對(duì)空間目標(biāo)的搜索和目標(biāo)跟蹤,文章設(shè)計(jì)了一種高跟蹤精度,高跟蹤穩(wěn)定度的空間二維指向光電跟蹤平臺(tái),提出采用動(dòng)量補(bǔ)償系統(tǒng)解決平臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)整星的影響問(wèn)題,采用高精度速率陀螺解決整星控制精度不足的問(wèn)題。在目標(biāo)搜索階段以光電碼盤(pán)作為位置回路的角度反饋,內(nèi)環(huán)是由速率陀螺組成的穩(wěn)定回路。當(dāng)通過(guò)成像系統(tǒng)捕獲目標(biāo)后,切換到目標(biāo)跟蹤回路工作,此時(shí)圖像處理系統(tǒng)產(chǎn)生脫靶量信息作為位置回路的角度反饋。搭建控制系統(tǒng)方案,對(duì)系統(tǒng)跟蹤性能進(jìn)行仿真驗(yàn)證,滿(mǎn)足跟蹤精度優(yōu)于0.014°,跟蹤穩(wěn)定度優(yōu)于0.006(°)/s(角速度≤1(°)/s)的指標(biāo)要求。

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【部分圖文】：

圖1 光電跟蹤平臺(tái)主體結(jié)構(gòu)

平臺(tái)的精度指標(biāo)非常之高，負(fù)載又大，需要選用極高精度的測(cè)角元件，以及高精度、大輸出力矩的電機(jī)。(2）角動(dòng)量干擾分析

圖4 光電平臺(tái)控制系統(tǒng)框圖

為實(shí)現(xiàn)光電跟蹤平臺(tái)高精度控制，設(shè)計(jì)采用一個(gè)FPGA(Field-ProgrammableGateArray，現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列）和兩個(gè)DSP(DigitalSignalProcessing，數(shù)字信號(hào)處理器）的多處理器的高精度控制伺服電路，由控制器電路和功率驅(qū)動(dòng)電路兩部分構(gòu)成....

圖5 動(dòng)量補(bǔ)償回路的實(shí)現(xiàn)原理

動(dòng)量補(bǔ)償回路根據(jù)光電碼盤(pán)計(jì)算出轉(zhuǎn)動(dòng)的絕對(duì)角速度，然后對(duì)動(dòng)量輪進(jìn)行控制。通過(guò)動(dòng)量輪的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)補(bǔ)償轉(zhuǎn)臺(tái)在跟瞄過(guò)程中的角動(dòng)量，保證轉(zhuǎn)臺(tái)補(bǔ)償后的殘余角動(dòng)量在合理的范圍內(nèi)。補(bǔ)償回路的實(shí)現(xiàn)原理如下圖5所示。利用動(dòng)量輪進(jìn)行轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)應(yīng)比例的反向轉(zhuǎn)動(dòng)，可以補(bǔ)償轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)中轉(zhuǎn)動(dòng)速度、轉(zhuǎn)動(dòng)加速....

圖6 穩(wěn)定回路框圖

方位和俯仰兩個(gè)方向分別利用相應(yīng)空間方向的速率陀螺作為反饋，來(lái)抑制衛(wèi)星平臺(tái)對(duì)指向跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)的干擾。穩(wěn)定回路框圖，如圖6所示。圖中，為目標(biāo)角位置；為平臺(tái)顫振引起的角速率變化；為視軸相對(duì)平臺(tái)的角速率。根據(jù)總體指標(biāo)，即系統(tǒng)帶寬≥40Hz，隔離度≤0.5%，超調(diào)量≤20%，選擇速率陀螺的指標(biāo)....

本文編號(hào)：4036579