某航空相机稳定平台特性分析与控制研究

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1、分类号：Ｖ２４８．２／ＴＰ２７３单位代码：１０１８３研究生学号：２０１３４１Ｅ０３３密级：公开吉林大学硕士学位论文专业学位（）某航空相机稳定平台特性分析与控制研究ＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃＡｎａｌｓｉｓａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＳｔａｂｉｌｉｚｅｄｙＰｌａｔｆｏｒｍｏｆＡｎＡｅｒｉａｌＣａｍｅｒａ作者姓名：孙洪宇：类别．工程硕士领域（方向）：机械工程指导教师：刘昕晖教授企业导师：刘海英研究员级高级工程师培养单位：机械与航空航天工程学院２０１８年１２月某航空相机稳定平台特性分析与控制研究Ch

2、aracteristicAnalysisandControlResearchofStabilizedPlatformofAnAerialCamera作者姓名：孙洪宇领域（方向）：机械工程指导教师：刘昕晖教授企业导师：刘海英研究员级高级工程师类别：工程硕士答辩日期：2018年12月2日未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此）。否则限，应承担侵权的法律责任。吉林大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：

3、所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果＾除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：曰期：，出年Ｐ月２曰摘要某航空相机稳定平台特性分析与控制研究航空照相机是研究地表的主要工具之一，随着航空航天技术的发展，航空相机所得到的资料已经广泛应用于国民经济的各个领域（编制地形图、各类建筑物的建设、海道测量、森林调查、地质勘探、冰川考察、考古研究和气象天气预报）[1]。在军

4、事中用于侦察领域和被打击目标损毁评估方面起到不可代替的作用[2]。稳定平台装置在航空相机中的应用有效提高了航空相机成像质量。在全面掌握二轴稳定平台工作原理的基础上，重点针对CCD航空相机需要的分幅步进、隔离飞机扰动和像移补偿三个方面开展稳定平台的研究工作，为实际生产提供了理论依据，降低了技术风险，减少了设计成本，缩短了研制周期。本文依据CCD航空相机稳定平台的使用条件，分析了相应使用条件下的关键点，对关键点的原理与参数进行分析和计算。根据使用条件对于稳定平台进行建模及特性分析。最终通过稳定平台的动力学建模确定了影响稳定平台稳定性的因素，为稳定平台的总体设计提供了依据。参考分析结果，首

5、先对平台进行总体设计，确定总体方案为利用数字水平仪在平台外部提供测量基准的双口字框架式稳定平台。利用数字水平基准建立地理坐标系为稳定平台提供步进角测量基准；稳定平台承载成像子系统，实时跟踪测量基准，同时实现三航线步进摆动工作模式。稳定平台的总体设计还包括子系统组成、结构的选择、材料的选择及平台的精度分析。根据总体方案进行平台的结构设计，对设计的结构进行强度分析和热力学分析。结构设计结束后进行平台的控制设计：首先对平台需要的伺服原器件进行选型，之后进行控制系统的设计，建立平台控制的数学模型，进行数学模型计算，按数学模型的计算结果进行仿真，以验证平台设计的合理性。经过理论计算与仿真为实际

6、设计和生产提供了依据。最后在CCD航空相机的装配调试过程中，对稳定平台进行了各项实验验证，测试了平台的开环、闭环、阶跃、扰动等情况下的实际指标，各项指标均趋近于仿真结果，符合设计指标要求。现按本文选择的参数及控制方法研制的稳定平台，已经应用在某中高空无人机搭载的CCD航空相机中，经过了各项常规实验与可靠性试验，目前已经转为批量生产。稳定平台在实验过程中稳定可靠，符合设计指标要求。I关键词：航空照相机，稳定平台，数字水平仪，特性分析IIAbstractCharacteristicAnalysisandControlResearchofStabilizedPlatformofAnAeri

7、alCameraAerialcameraisoneofthemaintoolsforstudyingthesurfaceoftheearth.Alongwiththedevelopmentofaviationandaerospacetechnology,theinformationobtainedbyaerialphotographyhasbeenwidelyusedinvariousfieldsofthenationaleconomy.Forexampl