光电吊舱稳定平台的开发与关键技术的研究

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1、滅來團碾士学位论文Ｉ９ｓｉ％｜擊＾Ｉ光电吊舱稳定平台的开发与关键技术的研究作者姓名雷明指导教师姓名、职称马伯渊教授＿＿申请学位类别工学硕士西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研宄成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研宄成果；也不包含一为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工

2、作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。一学位论文若有不实之处，本人承担切法律责任。本人签名：甯的日期：爾ｍ西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许采，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，获得学位后结合学位论文研宄成果撰写的文章，署名单位为

3、西安电子科技大学。本人签名：％＾导师签名：詞ｈ－日期ｉ口期：ｌ：ｂ学校代码10701学号1504121982分类号TP27密级公开西安电子科技大学硕士学位论文光电吊舱稳定平台的开发与关键技术的研究作者姓名：雷明一级学科：控制科学与工程二级学科：控制理论与控制工程学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：马伯渊教授学院：机电工程学院提交日期：2018年4月DevelopmentofStabilizedPlatformonElectro-opticalPodandResearchofKeyTechnologyAt

4、hesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinControlTheoryandControlEngineeringByLeiMingSupervisor:MaBoyuanTitle:ProfessorApril2018摘要摘要光电吊舱稳定平台作为一种可搭载光电探测设备的机载装备，具备步进搜索、快速跟踪与精准指向等功能。在飞行载体运动的过程中，稳定平台会受到机体振动、气流冲击和摩擦等干扰，容易造成光电探

5、测设备成像模糊的问题，因而需要稳定平台隔离载体扰动。本论文以某光电吊舱伺服控制系统研制为背景，首先完成了稳定平台伺服系统的总体方案及电路设计，其次针对影响视轴稳定精度的因素进行研究，最后完成系统软件设计及联试联调。主要完成的内容如下：（1）根据吊舱伺服控制系统的功能要求和性能指标，确立伺服系统总体方案。根据负载计算完成了核心元部件的选型，并完成了系统硬件电路的设计。（2）基于两轴两框架结构的视轴稳定原理，采用欧拉变换的方法，推导了载体扰动补偿方程。建立光电稳定平台伺服系统的数学模型，借助Matlab仿真工具对控制系统的电流环、速度环、

6、稳定环和位置环进行仿真设计。建立伺服系统隔离度数学模型，通过仿真测试得知隔离度的幅频特性呈现带通特性。（3）分析了摩擦扰动对视轴稳定带来的影响，建立LuGre摩擦模型并进行仿真分析。针对摩擦扰动造成系统低速跳动问题，采用了基于双速度环的扰动补偿和非线性加速度前馈补偿两种扰动补偿方法。通过仿真分析得知，前者有效地提高了系统的稳定指标，后者有效地解决了系统在低速运行时稳定误差角出现的尖峰问题。针对陀螺噪声干扰问题，采用巴特沃斯二阶低通滤波器方法有效抑制了高频噪声，通过仿真分析得知，可提高控制系统的隔离度。（4）根据系统的功能要求，完成了软

7、件需求分析，设计了系统软件流程。采用模块化编程风格，完成了初始化模块、通信模块、控制算法模块、功能模块和参数装订模块的开发。设计了光电稳定跟踪实验测试系统，针对隔离度问题开发了扰动补偿的程序，通过实验验证了扰动补偿算法的可行性。根据性能指标，进行了系统联试联调，完成了系统各功能的实现和技术指标的验证。关键词：光电吊舱，稳定跟踪，扰动补偿，隔离度，双速度环IABSTRACTABSTRACTOptoelectronicpodstabilityplatformisanon-boardequipmentthatcancarryphotoele

8、ctricdetectionequipment,andhasfunctionssuchasstepsearch,fasttrackingandprecisepointing.Duringthemovementofthef