车载光电跟瞄系统控制技术研究

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4、载光电跟瞄系统车载车载光电光电跟瞄系统跟瞄系统控制技术研究跟瞄系统控制技术研究作者姓名作者姓名：作者姓名作者姓名：：：薛乐堂指导教师:陈涛研究员中国科学院长春光学精密机械与物理研究所学位类别:工学博士学科专业:机械电子工程培养单位:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所2016年年年5月月月ResearchoncontroltechnologyofvehicularphotoelectrictrackingandpointingsystemByXUELetangADissertationSubm

5、ittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofDoctorofengineeringChangchunInstituteofOptics,FineMechanicsandPhysicsChineseAcademyofSciencesMay,2016摘要车载光电跟瞄系统控制技术研究薛乐堂（薛薛乐堂乐堂（（（机械电子工程机械电子工程机械电子工程）机械电子工程））

6、）导师导师：导师：：：陈涛陈涛研究员摘要车载光电跟瞄系统能够在随载车运动的过程中实现对目标的跟踪、测量，并具备对特定目标进行光电跟踪瞄准的能力。信息战的不断发展、受保护的重要设施数量的增加、提高光电对抗效率和设备自身生存能力的现实需要，一方面将使车载光电跟瞄系统得到更加广泛的应用，另一方面也对车载光电跟瞄系统的关键性能提出了更高要求。跟踪转台、快速反射镜是车载光电跟瞄系统的重要组成部分，研究如何对其进行伺服控制并提高控制系统的性能，是目前迫切需要进行解决的重要问题。本文围绕如何提高车载光电跟瞄系

7、统的跟踪精度、动态特性、稳定性及指向精度等问题，在跟踪转台的高性能控制、快速反射镜的高精度控制、跟踪转台视轴扰动补偿三个方面进行了深入探讨与研究，并对有关研究成果进行了仿真分析和实验验证。首先，介绍了车载光电跟瞄系统的机械结构、导光光路、跟踪转台与快速反射镜的伺服控制系统，在此基础上进行后续问题的研究。其次，以跟踪转台为控制对象，采用滞后超前校正方法设计了双闭环伺服控制器，介绍了模糊控制原理并设计了用于实现位置环校正的模糊控制器，构建了结合滞后超前校正器与模糊控制器优点的复合型控制器。通过仿真与

8、实验对该复合型控制器的性能进行了验证分析。再次，简单介绍了快速反射镜的用途和结构形式，利用双模控制技术实现快速反射镜的控制。理论计算了快速反射镜方位轴和俯仰轴的被控对象传递函数，并完成了快速反射镜伺服系统的设计。推导了描述快速反射镜姿态角与转I中国科学院大学博士学位论文：车载光电跟瞄系统控制技术研究台跟踪误差之间关系的数学解析表达式。通过位置定点实验和跟踪实验，验证了快速反射镜伺服系统的响应速度、抗扰能力与跟踪精度。然后，分析了车体运动对转台的影响，建立了相关坐标系，推导了转台视轴的位置扰动模型