提高t摆扫航空相机镜筒扫描控制系统di响应速度的方法

《提高t摆扫航空相机镜筒扫描控制系统di响应速度的方法》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28卷第2期武汉大学学报·信息科学版Vo1．18No．22003年4月Geomatic~andInfomlationScienceofWuhanUniversityApr．2003文章编号：1671—8860(2003)02—0224—03文献标识码：A提高TDI摆扫航空相机镜筒扫描控制系统响应速度的方法党莹李友一翟林培李兴华(1中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春市人民大街140号，130022)摘要：提出了一种速度给定系统模型，并给出实现该系统的电路图，用来解决控制系统在用模拟电路实现时，由于给定值扰动，使放大器饱和所导致的系统实际放大倍数降

2、低，从而减慢系统响应速度的问题通过仿真试验和在TDI摆扫航空相机中的应用试验表明，采用本文所述系统有效地提高了相机镜筒扫描速度系统的响应速度。关键词：TDI摆扫航空相机；镜筒扫描速度控制系统；速度给定系统；相机视场中图法分类号：P246．1；TPIl决定TDI摆扫航空相机的成像质量主要由前本文给出了速度给定系统的数学模型，并给向像移大小和像元积分时间的均匀性两方面因素出实现电路，通过仿真试验和在TDI摆扫航空相决定。其中，像元积分时间的均匀性主要受两个方机中的应用试验，对系统进行了印证。面因素的影响：①相机载体，如飞机的滚动角速度；②相机镜筒扫描速度的平稳

3、性。为了保证像元积1基本原理分时间均匀，相机要求在镜简扫描速度进入稳速段时开始摄像。由于相机摄像周期由摄像准备时间TDI摆扫航空相机镜筒扫描速度控制系统框和摄像时间两部分组成，而摄像准备时间包括镜筒图如图1所示。图中，为速度给定值；vf为速扫描速度控制系统的过渡时间，速度控制系统的快度陀螺反馈值；PID为比例、积分、微分控制电路；速眭越好，其过渡过程越短，也即镜筒扫描速度到o为系统输出。达稳速段的时间越短，相机摄像时间越长，使相机视场相对扩大，进而保证相机拍摄到相对多的图像信息。因此，提高镜筒扫描速度控制系统的响应速度对保证相机视场有着重要作用。图1TDI

4、摆扫航空相机镜筒扫描速度控制系统一般来说，为了保证TDI摆扫航空相机镜筒Fig．1Drawtube-Scan—VelocityControlSystemfor扫描速度控制系统有足够的精度且不超调，通常TDIPendularAeronauticalCamera采用比例环节加纯积分环节，同时加入微分环节，由图可见，PID输人为79，一t，当73，受到扰旨在提高系统响应速度。但是，由于用模拟电路动时，实现PID控制电路的放大器会出现饱和现实现速度控制系统时，放大器具有输出饱和现象，象，从而使系统实际的放大倍数降低，减慢系统的当由于速度给定值发生扰动使放大器输出饱

5、和响应速度。时，系统的实际放大倍数降低，从而减慢了系统的为抑制扰动对速度给定值的影响，在图l中响应速度。可见，要想提高系统的快速性，必须抑加人具有比例积分形式的速度给定系统，此时，控制扰动，以限制放大器输出饱和现象的发生。为制系统框图如图2所示。其中，z，具有如下数学此，需在系统输入环节加一速度给定系统，以实现模型：该功能。，o=，+Cexp(一Kt／丁)(1)收稿日期：2002．12—17。第2期党莹等：提高TDI摆扫航空相机镜筒扫描控制系统响应速度的方法R+一A+．图2加人速度给定系统后的镜筒扫描速度控制系统Fig．2DrawtubeScan—Velo

6、cityControlSystemwithGivenVelocitySystemforI'DIPendularAeronauticalCamera式中，，为镜筒扫描速度；K为比例系数；丁为积速度，o出现超调时，又可以保证电路对该超调的+‘分时间常数；C为常数。快速反应，即使f，of>fRf。此时，电路中加入为了保证快速响应，需要K值较大。但是，抗干扰电路，使电路中第一级放大器的输出不饱在采用较大的K值时，会降低系统的抗干扰性。和，即限制K值所产生的比例作用：Kl、Tl所因此，当系统存在干扰时，加人抗干扰环节，使系起的作用是减小输出速度，o的超调。统带宽降低

7、。抗干扰环节的数学模型为：do：a，ofR(2)2试验结果0，其．。他2～⋯式中，a为抗干扰常数。2．1速度给定系统的仿真试验加人抗干扰环节后速度给定系统的数学模型设系统的输人信号为：为：，=S+(4)790=，一0十Clexp(一Klt／T1)(3)式中，S为单位阶跃信号；r／为符合i．i．d．(inde—式中，K为加入抗干扰环节后系统的比例系数，且pendentidentifieddistribution)的噪声信号。在系Kl

8、后的常数。图4所示。上述系统模型用图3所示电路实现。图中，Rl=R