光電跟蹤系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于電子對抗、導(dǎo)彈制導(dǎo)等軍事領(lǐng)域以及消防、環(huán)境監(jiān)控等民用領(lǐng)域,如何在運(yùn)動載體上實(shí)現(xiàn)對機(jī)動目標(biāo)的快速捕獲和高精度跟蹤一直是光電跟蹤系統(tǒng)研究的重點(diǎn)內(nèi)容。由于系統(tǒng)中存在著多種影響目標(biāo)跟蹤性能的因素,如軸系間交叉耦合力矩、質(zhì)量不平衡力矩、摩擦力矩、外部阻力、參數(shù)不確定性、未知目標(biāo)深度信息等,高性能光電跟蹤系統(tǒng)的開發(fā)是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的任務(wù)。本文圍繞運(yùn)動載體上光電跟蹤系統(tǒng)的視軸穩(wěn)定技術(shù)和視覺伺服技術(shù)展開研究,首先分別從機(jī)械結(jié)構(gòu)、控制結(jié)構(gòu)、電控單元、視覺單元等方面對兩軸光電跟蹤系統(tǒng)的基本組成和工作原理進(jìn)行詳細(xì)介紹,利用牛頓-歐拉理論推導(dǎo)了慣性穩(wěn)定系統(tǒng)的耦合動力學(xué)模型,應(yīng)用透視投影理論建立了視覺伺服系統(tǒng)的運(yùn)動學(xué)模型。分析了影響視軸穩(wěn)定精度和目標(biāo)跟蹤精度的不確定因素,結(jié)合滑�？刂评碚摗⒆钥箶_控制理論和模型預(yù)測控制理論的設(shè)計(jì)思想,重點(diǎn)從以下三個方向展開研究:(1)為了降低慣性穩(wěn)定平臺中時變多源干擾對視軸穩(wěn)定精度的影響,提出一種基于高階擴(kuò)張狀態(tài)觀測器的滑模解耦控制方法。首先,基于主動抗干擾的設(shè)計(jì)思想,將慣性穩(wěn)定平臺中受到的質(zhì)量不平衡力矩、交叉耦合力矩、摩擦力矩、外部阻力等多源干擾等效為集總擾...

【文章頁數(shù)】：134 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外光電跟蹤系統(tǒng)發(fā)展動態(tài)
    1.3 光電跟蹤系統(tǒng)控制技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.3.1 視軸穩(wěn)定控制研究現(xiàn)狀
        1.3.2 視覺伺服控制研究現(xiàn)狀
    1.4 本文研究難點(diǎn)
    1.5 本文章節(jié)安排
第二章 基本理論與概念
    2.1 引言
    2.2 滑�？刂�
        2.2.1 數(shù)學(xué)描述
        2.2.2 傳統(tǒng)滑�？刂品椒�
        2.2.3 高階滑模控制方法
    2.3 自抗擾控制
        2.3.1 控制結(jié)構(gòu)
        2.3.2 數(shù)學(xué)描述
        2.3.3 線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測器
    2.4 模型預(yù)測控制
        2.4.1 數(shù)學(xué)描述
        2.4.2 離散模型預(yù)測控制
    2.5 本章小結(jié)
第三章 光電跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)與建模
    3.1 引言
    3.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        3.2.1 設(shè)計(jì)指標(biāo)
        3.2.2 機(jī)械組件
        3.2.3 電控系統(tǒng)
        3.2.4 視覺系統(tǒng)
        3.2.5 控制結(jié)構(gòu)
        3.2.6 實(shí)物搭建
    3.3 慣性穩(wěn)定平臺建模
        3.3.1 坐標(biāo)系及符號說明
        3.3.2 俯仰框和方位框動力學(xué)模型
        3.3.3 永磁直流力矩電機(jī)模型
    3.4 視覺伺服系統(tǒng)建模
        3.4.1 相關(guān)性質(zhì)
        3.4.2 坐標(biāo)系及符號說明
        3.4.3 運(yùn)動學(xué)模型
    3.5 本章小結(jié)
第四章 基于高階擴(kuò)張狀態(tài)觀測器和滑模的慣性穩(wěn)定平臺解耦控制
    4.1 引言
    4.2 模型分析與問題描述
    4.3 控制器設(shè)計(jì)
        4.3.1 傳統(tǒng)擴(kuò)張狀態(tài)觀測器
        4.3.2 高階擴(kuò)張狀態(tài)觀測器
        4.3.3 輸出反饋滑�？刂�
        4.3.4 控制器實(shí)現(xiàn)
    4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        4.4.1 單軸無刷直流電機(jī)平臺實(shí)驗(yàn)
        4.4.2 兩軸慣性穩(wěn)定平臺實(shí)驗(yàn)
    4.5 本章小結(jié)
第五章 基于積分型連續(xù)終端滑模的慣性穩(wěn)定平臺有限時間控制
    5.1 引言
    5.2 模型分析與問題描述
    5.3 控制器設(shè)計(jì)
        5.3.1 傳統(tǒng)終端滑模控制
        5.3.2 高階滑模觀測器
        5.3.3 積分型連續(xù)終端滑�？刂�
    5.4 仿真結(jié)果
    5.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        5.5.1 參數(shù)調(diào)節(jié)
        5.5.2 性能比較
    5.6 本章小結(jié)
第六章 基于擾動觀測器和模型預(yù)測的魯棒視覺伺服控制
    6.1 引言
    6.2 模型分析與問題描述
    6.3 控制器設(shè)計(jì)
        6.3.1 輸出預(yù)測方程
        6.3.2 擾動觀測器設(shè)計(jì)
        6.3.3 代價函數(shù)設(shè)計(jì)
        6.3.4 滾動時域優(yōu)化
        6.3.5 穩(wěn)定性分析
    6.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        6.4.1 參數(shù)選取
        6.4.2 性能比較
    6.5 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 總結(jié)
    7.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者攻讀博士學(xué)位期間的研究成果



本文編號：4055044