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《机载多环架光电吊舱伺服控制电机的力矩估算》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第6卷第5期光学与光电技术Vol.6,No.52008年10月OPTICS&OPTOELECTRONICTECHNOLOGYOctober,2008文章编号:1672-3392(2008)05-0080-04机载多环架光电吊舱伺服控制电机的力矩估算胡青张志明(华中光电技术研究所,湖北武汉430074)摘要采用多环架稳定的机载光电吊舱,需要科学准确地估算各环架伺服控制电机的力矩,选择满足控制精度和安装要求的控制电机。通过分析各种扰动作用的途径和多环架结构的抑制效果,估算系统实现指标所需要的加速度、速度,
2、综合出各环架控制电机应有的力矩。得到的数据可用于吊舱系统的性能实现和小型化设计。关键词伺服控制;多环架;几何约束耦合;摩擦耦合;力矩估算中图分类号TP273文献标识码A[2]吊舱系统的性能实现和小型化设计提供了参考。1引言2力矩估算配备电视和红外的机载光电吊舱捕捉的是目标图像信息,情报直观、生动,且可昼夜工作,因此对各环架控制电机力矩的估算,需要分析各环成为侦察、测量的重要手段。作为情报侦察用途的架控制系统要抑制的扰动力矩,以及满足系统跟踪光电吊舱必须提供稳定清晰的图像,才能满足情报指标的加速力矩,并
3、进行综合,最后推算出各环架获取的要求。但载机的姿态变化、振动和飞行中的伺服控制电机的力矩指标。风阻力矩会造成视轴指向不稳定,影响清晰成像。2.1扰动力矩估算为了克服这些影响,必须建立一个有效的稳定系机载光电吊舱要实现稳像和跟踪,必须隔离基统,将光学传感器的视轴与载机的运动和振动等干座的扰动。当基座产生线运动或角运动时,由基座[1]扰隔离。运动所产生的干扰会以各种形式传递给稳定平台,以往光电吊舱采用的是反射镜稳定和平台稳影响光轴的空间稳定。根据扰动在控制系统中的定两种方式,其结构形式通常是两轴二环架稳定
4、系输入点不同,可分为由几何约束耦合的扰动和干扰[3]统。但是当需要同时稳定多个传感器,且实现远距力矩耦合(摩擦耦合)的扰动。离探测时,用一级陀螺稳定的两轴二环架稳定系统2.1.1几何约束耦合的扰动来达到微弧度级的稳定精度是很困难的。加上两几何约束是因为稳定平台在扰动方向上缺少环架系统能实现跟踪的角度范围是有限的,尤其在自由度,无法通过平台的运动来补偿基座扰动,从仰角大于70b后,易使系统不稳定甚至平台自锁。而使平台偏离初始位置。几何约束耦合的扰动作因此,目前国内外的机载光电吊舱都采用了多环架用点位于平
5、台控制系统的速率输出端,如图1所(即两轴四环架)的稳定方式。示,因而影响其稳定性。在机载光电吊舱多环架伺服控制电机的选型图中,PID表示比例、积分、微分校正器,R为工作中,需要对各环架控制电机的力矩进行准确的电机电阻,Ce为电机的反电势系数,T1为电气时估算。本文系统地分析了机载光电吊舱的各类扰间常数,Tm为机电时间常数,Sg为速度检测回路动,以及多环架结构对扰动的抑制机理。利用力矩的时间常数,Kg为速度检测回路的放大系数,J为综合法计算出各环架伺服控制电机的力矩参数,为转动惯量,Un为速度给定,QL
6、为载机的角振动扰收稿日期2008-02-05;收到修改稿日期2008-04-06作者简介胡青(1973-),女,硕士,高级工程师,主要从事军用光电设备的伺服控制技术研究。E-mail:wendyh2008@tom.com第5期胡青等:机载多环架光电吊舱伺服控制电机的力矩估算81动,nL为角振动速度,Q为系统输出角度。几何约束耦合,这是两轴四环架结构的一个突出特点。2.1.2干扰力矩耦合(摩擦耦合)的扰动由于伺服控制电机的反电势作用,使基座的运动可以通过摩擦耦合的形式来影响整个光轴稳定。干扰力矩的扰动作
7、用点位于控制系统中电机的力矩输出端,如图2所示,同样是影响平台稳定的一图1几何约束耦合的扰动作用在系统速率个重要因素。输出端的控制系统框图Fig.1Blockdiagramofthedisturbanceeffectsofgeometrycouplingonthespeedoutputpoint基座的线运动全部经几何约束传递给稳定平台,使稳定平台产生平移,且无法通过其自身的转动克服该干扰,对于线运动的补偿必须通过减震器[4]或电子稳像的方式实现。但是当目标在远距离(大于5km)时,线运动产生的图像移动
8、一般都低于1个像素,因此我们可以忽略基座线运动的影图2通过摩擦耦合的扰动作用在系统力响。矩输出端的控制系统框图Fig.2Blockdiagramofthedisturbanceeffectsof在常规的两轴二环架稳定平台中,基座的角运frictioncouplingontorqueoutputpoint动可以通过几何约束耦合至平台,并且平台的仰角越高耦合越强。但对于两轴四环架结构的稳定平摩擦耦合扰动作用于系统的传递函数:2台来说,根据文献[5]论述,多环
