动态高型控制方法在光电经纬仪跟踪伺服系统中的应用研究

摘要

随着被测目标运动速度和加速度的不断提高,导致光电经纬仪电视跟踪的动态误差急剧增大.现有的控制方法已渐渐不能满足控制精度的要求,如何提高伺服系统的跟踪精度成为近年来研究的热点.本论文介绍了一种动态高型控制方法,利用该方法可以较大幅度减小跟踪误差.本文首先介绍了国内外光测设备跟踪伺服系统的发展情况,阐述了本文的研究意义.然后建立了电视跟踪伺服系统的数学模型,并利用SIMULINK建立了系统的仿真模型.本文深入探讨了动态高型控制方法在光电经纬仪跟踪伺服系统中的实际工程应用,提出了一种不同于前人的动态高型控制方法.从理论上分析了动态高型控制方法之所以能够提高跟踪精度的原因及其对系统动态性能的影响,并对该方法进行了仿真研究.针对动态高型控制方法使系统动态性能变差的问题,提出了利用预测滤波技术改善系统动态性能的方法,进一步提出了利用指数函数将阶跃输入信号分段以降低系统超调量的方法,并通过数学仿真验证了这两种方法的有效性.最后,对本文提出的动态高型控制方法进行了实验验证,取得了与仿真研究相一致的结果,实际证明了该方法的正确性和工程应用价值.针对实验中出现的问题,提出了自己的看法,并提出了可能的解决方法.

目录

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第一章绪论

1.1光电经纬仪及其跟踪伺服系统简介

1.2大型光测设备跟踪伺服控制技术发展情况概述

1.2.1跟踪伺服控制方法

1.2.2国内外跟踪伺服控制系统的技术性能指标

1.3论文主要研究内容及意义

第二章光电经纬仪跟踪伺服系统的数学模型

2.1引言

2.2光电经纬仪电视跟踪伺服系统的数学模型

2.2.1力矩电机的数学模型

2.2.2电视跟踪器的数学模型

2.3电视跟踪伺服系统SIMULINK仿真模型

2.4仿真输入信号

2.4.1等效正弦

2.4.2光学动态靶标

2.5仿真实例

2.5.1等效正弦输入的仿真结果

2.5.2光学动态靶标输入的仿真结果

2.6本章小结

第三章动态高型控制方法的原理及应用仿真

3.1引言

3.2动态高型控制方法的原理及仿真研究

3.2.1动态高型控制方法的原理

3.2.2动态高型控制方法提高跟踪精度分析

3.2.3动态高型控制方法仿真结果

3.3动态高型控制方法对动态性能的影响

3.4改善系统动态性能的方法

3.4.1电视跟踪器延时环节的补偿方法

3.4.2进一步减小超调量的方法

3.5本章小结

4.2.2力矩电机

4.2.3功率放大器

4.2.4角编码器

4.2.5工作原理

4.3某型号经纬仪跟踪伺服系统的设计

4.3.1速度回路的设计

4.3.2位置回路的设计

4.3.3动态高型控制方法的实现

4.4实验及结果分析

4.4.1采用文献[34]、[38]提出的方法

4.4.2采用本文提出的方法

4.4.3两种方法的比较与分析

4.4.4动态并入两个积分环节的实验结果

4.5本章小结

第五章总结与展望

5.1总结

5.2展望

攻读硕士期间发表的论文和专利

个人简历

致谢

参考文献

长春光学精密机械与物理研究所硕士学位论文原创性声明