復合軸光電跟蹤系統(tǒng)控制策略的研究.pdf

1、激光武器系統(tǒng)一般要求跟蹤精度小于波束角的1/5～1/6，跟蹤精度達到角秒級。在這樣的高精度下，大氣抖動等的影響將是不可忽略的，一般光電測量系統(tǒng)中的大慣量單軸跟蹤架由于結構諧振頻率的限制，不可能有足夠的帶寬對其進行校正，于是引入復合軸概念，即在大慣量機架上裝一個高低方位均可微動的高帶寬快速控制反射鏡，構成主子系統(tǒng)的跟蹤模式。子系統(tǒng)可以修正主系統(tǒng)的殘余誤差，從而實現(xiàn)角秒級的跟蹤精度。 本文首先進行了復合軸基本理論的分析，闡述了復合軸

2、提高跟蹤精度的原理，論證了主子系統(tǒng)的帶寬比對系統(tǒng)的影響，并得出結論，主子系統(tǒng)的帶寬比越高，子系統(tǒng)克服主系統(tǒng)殘余誤差的能力越強，復合軸系統(tǒng)的跟蹤精度越高。以此為中心本文展開了主子系統(tǒng)的設計。 針對主系統(tǒng)，本文分析了各種噪聲源及其與主系統(tǒng)帶寬的關系，并據(jù)此完成了對主系統(tǒng)控制參數(shù)的設計。針對傳統(tǒng)控制方式在低帶寬下跟蹤誤差大、穩(wěn)定性差的缺陷，本文提出了在主系統(tǒng)采用等效復合控制和同軸跟蹤，在0.5Hz帶寬下實現(xiàn)對速度加速度分別為30°/s

3、和10°/s2目標跟蹤誤差小于18的平穩(wěn)跟蹤，并同時降低主系統(tǒng)產(chǎn)生的高頻隨機噪聲的控制方案。介紹了等效復合控制和同軸跟蹤的基本原理及其關鍵技術——卡爾曼濾波預測技術，并專門針對極坐標下卡爾曼濾波技術的相關問題，如狀態(tài)變量和初值的選擇、目標運動模型、系統(tǒng)噪聲和量測噪聲的統(tǒng)計特性、濾波器穩(wěn)定性等進行了詳細的分析。建立了等效復合控制和同軸跟蹤的仿真模型，詳細論述了卡爾曼預測誤差對系統(tǒng)穩(wěn)定性和控制精度的影響、兩種控制系統(tǒng)隨機噪聲的變化，并通過仿