舰载电视跟踪仪鲁棒自稳定控制

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1、http://www.paper.edu.cn*舰载电视跟踪仪鲁棒自稳定控制张显库王凤英杨盐生郭晨(大连海事大学航海动态仿真和控制实验室，116026)摘要:船体在海面上受风、浪、流的影响而发生周期性的横摇、纵摇和艏摇运动。直接安装在甲板上的电视跟踪仪将跟随船体发生同样幅度的摇摆运动，从而使视轴摆动，造成电视图像模糊，甚至丢失目标。为了保证电视跟踪仪海上跟踪测量的平稳性和准确性，基于惯性导航系统给出的横摇和纵摇位置数据，建立了包含艏摇的完整的三自由度船摇自稳定数学模型，并且在Matlab仿真环境中采用闭环增益成形控制算法进行了三自由

2、度船摇自稳定系统的数字仿真，结果表明所设计方法能够提高舰载电视跟踪仪的跟踪精度并使电视图像清晰。关键词：舰载电视跟踪仪，自稳定，隔离度，闭环增益成形,鲁棒中图分类号：TP23RobustControloftheSelf-stabilizationoftheShipborneTVTrackerZhangXiankuWangFengyingYangYanshengGuoChen(Lab.ofSimulationandControlofNavigationSystems,DalianMaritimeUniversity,Dalian116

3、026)Abstract:Theshipwilloccurroll,pitchandyawrotationswhenitisinfluencedbythewind,waveandcurrent.TheTVtrackeronthedeckwillgenerateswayingmovementwiththesamerangeastheseastate.Thismakesitslineofsight(LOS)unstableandtheTVimageblur,eventheTVtrackerwillloseitsobject.Stabil

4、izationmeasuremustbeadoptedtoisolatingtheship-swayingdisturbancetoensurethetrackingmeasureprecisiononsea.TheinertianavigationsystemwasconnectedwiththeTVtracker.Themathematicalmodeloftheship-swayingself-stabilizationwasestablishedbasedonthepositiondataoftheroll,pitchand

5、yawfrominertianavigationsystem.Closed-loopgainshapingcontrolalgorithmwasadoptedtoisolatingthevelocitydisturbanceoftheship-swaying.Theself-stabilizationsimulationwasrealizedusingMatlab.SimulationresultsshowthatthisdesigncanimprovethetrackingprecisionoftheshipborneTVtrac

6、kerandmaketheTVimageclearer.Keywords:ShipborneTVtracker,Self-stabilization,Degreeofisolating,Closed-loopgainshaping,Robust1.引言在现代化海军作战中，为了提高舰载武器系统的对准精度，必须要实时地测定和记录每一时刻的敌方目标参数(如飞机、导弹和敌舰等)。通常情况下，这一任务由无线电雷达来完成。但是随着武器对准目标先进技术的发展，对目标测量精度的要求越来越高，无线电雷达的测量精度越[1]来越不能满足要求。因此，光学测

7、量设备就越来越受到重视。在目标测量过程中，对准目标一旦确定后，接着就要将它的飞行轨迹和飞行状态记录下来。电视跟踪仪就是能记录飞行姿态的测量精度高的一种光学测量设备。在陆基上用电视跟踪仪进行测量的技术已经非常成熟，但舰载武器系统用电视跟踪仪进行对准，由于船体在海面上受风、浪、流的影响而发生周期性的横摇、纵摇和艏摇运动，安装在船上的电视跟踪仪将跟随船体发生同样幅度的摇摆运动。电视跟踪仪的视轴是跟踪测量的基准，它应*基金项目：国家自然科学基金资助项目(60474014)，国家博士点基金资助项目(20040151007)，交通部基础研究资助

8、项目(200432922504)1转载中国科技论文在线http://www.paper.edu.cn当跟踪目标在空间的运动，不应当受到其他因素的影响而变动。船摇干扰造成视轴摆动，从而使电视图像模糊，甚至丢失目标。因此，必须采取稳定措施