于淼[1]2008年在《车载平台系统的稳定研究》文中研究说明近几年车载稳定平台发展十分迅速,被广泛地应用于军事、公安、消防和环境检测等领域。车载平台系统能否稳定跟踪目标,是其可靠工作的关键因素。车载平台系统不稳定的实质是系统的光轴与目标之间有相对运动,包括平移和角运动,其中相对角运动对系统的影响尤为严重。因此,进行车载设备视轴稳定方法的研究对于提高车载稳定平台工作性能具有重要的意义。在详细分析速率陀螺平台稳定工作原理的基础上,研究车载系统的稳定控制方法,结合前馈控制,采用速度环与位置环的双环稳定方法控制系统的视轴稳定;根据系统的性能指标要求,对系统硬件进行选型以及相关参数的计算,在此基础上推导了各元器件及陀螺稳定平台的系统传递函数,利用经典控制系统的校正方法对本系统进行了校正,结果表明采用本设计方法能够满足系统的性能指标要求,提高车载平台系统工作的可靠性。
郭新胜[2]2004年在《车载稳定平台伺服控制系统设计》文中研究说明随着光电监视、跟踪、侦察系统在军事上的广泛应用，系统的要求不断提高，对光学图像的稳定要求也日趋严格。图像不稳定的实质是系统的光轴与目标之间有相对运动，包括平移和角运动，其中相对角运动对图像的影响尤为严重。造成瞄准系统的光轴与目标之间的角运动有两种情况：一种是目标的运动，一种是载体的运动。由于稳像系统一般都只考虑隔离载体的角运动，因此稳像系统的设计主要采用光学和电子学结合的伺服控制方法。 本论文重点论述了车辆电子综合系统中车长周视指挥镜的伺服控制设计。本文通过对车载稳定平台各部件的建模的分析，得出影响稳像平台稳定的几个重要因素，并在第五章详细论述了针对影响稳像的几个重要因素如何作校正设计，通过实验验证了上述校正的可行性，完成了对稳定平台伺服控制的设计。
吴树平[3]2007年在《车载叁轴稳定平台控制系统的研制》文中指出稳定平台由于能隔离载体扰动，不断测量平台姿态和位置的变化，精确保持动态姿态基准，从而使安装在平台上的设备能够快速准确的瞄准、跟踪目标，因此其应用相当广泛，一直是各国研究的热点，近年来更是发展迅速，被广泛应用于弹舰制导、机载、舰载、车载武器等军事领域以及空间遥感探测、公安消防、环境监测等民用领域。本文结合实际开展了车载稳定平台技术的研究。在对系统方案进行深入研究的基础上分析了伺服控制系统的结构、系统的控制方法以及控制系统软硬件设计等。本文研究内容具体包括：1)介绍了国内外稳定平台控制技术的发展，并从理论上分析了叁轴稳定平台隔离角运动的原理以及驱动信号的合理分配。2)根据本系统的工作情况和性能指标要求，分析了速度环和位置环相结合的控制方法，在保证系统稳定性的前提下，可以减小系统的跟踪误差；在此基础上，设计了系统的控制器结构与参数，实现了稳定与指令运动的复合控制。3)以数字伺服系统为基础，设计了以DSP为核心器件的硬件电路，完成系统对计算、控制等各方面的性能要求。4)分析了智能PID控制算法的思想，并分别用经典PID控制算法和智能PID控制算法对控制对象进行了仿真，说明了智能PID控制算法的优势。
陈美芳, 王虎, 徐非骏[4]2015年在《一种车载稳定平台系统设计》文中指出研究一种二维车载稳定平台,与常规的平台不同,采用了同步带传动结构、多星切换技术和TUNER调整技术等。通过对平台的结构设计和控制方法的研究,找到了一种体积小、成本低、可靠性高和维护简单等特点的车载平台稳定系统,可为车载稳定平台系统设计提供宝贵的理论和实践基础。
刘玉书[5]2015年在《基于ARM的车载稳定平台伺服控制系统的设计》文中进行了进一步梳理随着伺服控制技术、机电一体化技术以及自动控制技术的迅速发展,稳定平台伺服控制系统成为了国内外专家的重要研究课题,现在已经被广泛地应用到了军事领域和民用领域。稳定平台伺服控制系统是多种技术的结合的产物。本文设计的车载稳定平台伺服控制系统,是将嵌入式技术和随动控制技术相结合,应用了传感器技术,选择使用PID控制算法,来实现对运动载体所受扰动因素的消除,保持被控对象的姿态稳定。本文的车载稳定平台伺服控制系统结构主要划分为平台台体和硬件电路两部分。台体框架结构采用内外双框架结构。台体的结构组成包括：稳定台体底座、台体内框架、台体外框架、内框架电机及其电机驱动器、外框架及其电机驱动器。其中,内框架采用盒体设计,惯性元件姿态传感器安装于盒体内部。硬件电路部分选用ARM920T系列的S3C2440微处理器芯片作为系统的中央控制处理器,选用姿态角传感器作为伺服控制系统的惯性元件,选择驱动电机为系统的执行元件。伺服控制系统硬件电路的组成单元包括：以“姿态角传感器”为核心的数据检测采集单元、以“S3C2440中央控制处理器”为核心的数据处理控制单元及以“驱动电机”为核心的执行单元。车载稳定伺服控制系统的软件设计,围绕硬件电路单元组成,设计了数据采集程序获取姿态角传感器检测获取的平台角度数据,编程实现控制算法处理平台的姿态数据,并控制输出脉冲宽度调制PWM来驱动电机的正反转,使平台内框架或外框架旋转,实现台体上受控对象的平稳。
韩伟[6]2013年在《车载光电平台闭环陀螺伺服控制系统设计》文中认为车载光电稳瞄系统目前已大量应用于战场,以应对复杂的战地环境,其稳定控制方式主要为部件稳定和整体稳定两种。采用整体稳定控制方式的光电系统具有安装方便、大仰角侦察等特点在车载领域的应用逐年增多,系统要求在手动模式和自动跟踪模式下能够隔离载体运动和其它干扰力矩造成的瞄准线抖动,以满足瞄准线稳定精度要求。该控制系统使用改进型闭环挠性陀螺作为敏感元件,有效的提高了系统响应带宽和抗冲击能力,使得光电稳瞄伺服系统性能得到了明显的提高。本文基于某型车载周视观瞄仪项目伺服控制系统设计展开研究。通过对某型反光镜稳定控制方式的稳瞄控制系统进行对比,分别建立反光镜稳定和整体稳定平台系统各部分的数学模型,并根据仿真结果,得出影响系统稳定的主要因素。根据伺服系统设计要求,对系统两个轴向进行校正函数和校正网络设计,并通过试验验证,得出该伺服系统设计的可行性,有效提高了车载稳定平台的性能指标。
孟海磊[7]2013年在《某车载光电稳定跟踪平台控制系统设计与实现》文中指出载车在行驶过程中，工作在车上的光电设备将受到载车姿态方位变化的影响。为使光电设备在正常工作过程中，相对于地理惯性坐标系保持稳定，光电设备需要工作在一个能够隔离载车运动的平台上。相比于大型的载车或载船运动相对柔和，惯性较大的特点，轻型轮式载车在运动过程中，姿态方位变化较剧烈，有较大的位置变化角速度和线速度，因而，车载稳定跟踪设备对系统的动态响应速度和响应精度有较高的要求。本文基于叁轴车载光电稳定跟踪平台为研究对象，对平台的设计与控制展开研究。论文首先对平台的结构进行了研究，分析比较了不同结构的优缺点，结合本平台的实际工作环境，确定了叁轴结构方案为该稳定平台的机械结构。在控制系统中，选择使用了集成的伺服驱动器，按照伺服控制器中集成的电流环、速度环和位置环控制特点，分析设计了通讯控制板的控制策略。针对本系统实际控制要求和稳定平台的特点，在通讯控制板控制算法的设计中，对传统的基于积分分离的PID控制策略进行了详细的研究，分析得到了传统控制策略的局限性。在此基础上，分析研究了基于参数自整定的模糊PID控制策略，并建立了系统仿真模型，运用MATLAB软件进行了仿真与分析，指出了模糊控制在车载平台控制系统中运用有效性和在具体工程使用中的局限性。最后，论文完成控制系统结构中各个元器件的选型，并实现了以伺服驱动器为核心的控制系统。详细介绍了通讯控制板设计，完成了通讯控制板的硬件设计并通过测试，在控制算法分析研究的基础上完成了软件设计。在此基础上，在加载模拟负载后，对车载平台进行了性能测试，实测结果表明了控制系统能够满足控制指标的要求。
官伯林[8]2012年在《叁轴光电跟踪系统跟踪策略和控制研究》文中提出光电跟踪系统是一个由光电探测、信号处理、控制系统、光学系统以及精密机架等多个部分组成的复杂系统。它以高于微波频率的光波为信息的载体，具有极高的时域、空域、频域分辨率，特强的抗电磁干扰能力，独有的夜间观察功能和良好的战场适应性。因此，光电跟踪系统是现代化战争中获取信息的重要手段，在低可观测性目标探测、高分辨率目标识别、精确制导、火控瞄准、飞行辅助和信息对抗等军事应用领域具有良好的应用前景。除军事应用领域，光电跟踪系统目前在激光通信、天文观测、航空摄影、靶场测试等民用领域也都取得了日益广泛的应用。因此，光电跟踪系统的研制受到世界各国的普遍关注。随着科学技术的迅速发展，光电跟踪系统无论是在军事领域还是在工业和科学研究领域都具有更加广泛的发展前景。同时，现代社会的发展也对光电跟踪系统的设计和研制提出了更高的要求，如高精度、高速度、强适应性等。特别是在军事应用领域，随着现代化武器的不断发展，以高分辨率和抗电子干扰为突出特点的军用光电跟踪系统已成为当今世界高技术军事装备研究的重点之一。如何最大限度地发挥出光电跟踪系统的优势，实现对全空间高速运动目标的快速捕获和高精度的稳定跟踪瞄准，是目前光电跟踪系统研究的重点和难点。为实现以上研究目标，在光电跟踪系统设计中，除了要有高性能的光电传感元件之外，跟踪快速性好、跟踪性能优越的跟踪策略，以及快速灵活、控制精度高的伺服系统也是不可或缺的关键。所以，对光电跟踪系统的跟踪策略和控制方法的研究已成为必然。本文以叁轴光电跟踪系统为研究对象，基于系统的精确性和准确性，设计了叁轴光电跟踪系统的跟踪策略，并在此基础上研究运动平台光电跟踪系统的跟踪策略；同时建立了叁轴光电跟踪系统的机电动力学方程，设计了叁轴光电跟踪系统的稳定控制方法；最后，实现了叁轴光电跟踪系统实验装置的叁轴联动全空间连续跟踪运动。主要内容如下：1．基于刚体定轴转动的四元数描述方法，在详细分析光电跟踪系统运动学特性的基础上，分别建立了两轴和叁轴光电跟踪系统的运动学模型。分析了两轴光电跟踪系统跟踪盲区产生的原因。同时，研究了叁轴光电跟踪系统的运动位置和速度之间的关系，并以此为基础，证明了叁轴光电跟踪系统的无盲区全空间跟踪特性。最后，分析了光电跟踪系统偏距的产生对系统性能的影响。2．以叁轴光电跟踪系统为研究对象，以实现系统的跟踪快速性为研究目标，基于摩尔-彭诺斯广义逆矩阵的特性，应用极小范数最小二乘解理论，设计了叁轴光电跟踪系统的跟踪策略，实现了光电跟踪系统的全空间无盲区跟踪和叁轴联动连续跟踪，提高了光电跟踪系统的跟踪快速性和跟踪性能。然后通过与现有的两轴跟踪策略以及叁轴切换跟踪策略的跟踪结果进行比较，验证了所设计跟踪策略的有效性。3．以叁轴光电跟踪系统为研究对象，设计了一种基于智能优化的叁轴跟踪策略。通过分析系统中叁轴转角之间的关系，将求解叁轴角增量的叁维函数优化问题简化为求解一维函数最优值问题。同时，设计了一种自适应差分进化算法，并将此算法应用于叁轴光电跟踪系统的跟踪策略中，基于系统的跟踪准确性要求和应用适应性要求，实现了叁轴光电跟踪系统的全空间无误差跟踪运动。然后通过与现有的两轴跟踪策略以及叁轴切换跟踪策略的跟踪结果进行比较，验证了所设计跟踪策略的有效性。4．研究了运动平台叁轴光电跟踪系统的跟踪策略，重点研究了车载和机载叁轴光电跟踪系统的跟踪策略。将所设计的两种叁轴跟踪策略应用于系统对运动目标的跟踪过程中，研究了两种跟踪策略的不同应用条件，并与现有的跟踪策略相比较，分析所设计的叁轴跟踪策略的跟踪性能。5．应用拉格朗日-麦克斯韦方程，在考虑系统的传动齿隙和摩擦的基础上，建立了叁轴光电跟踪系统的机电动力学模型，并以此为基础，研究了叁轴光电跟踪系统的稳定控制方法。将模糊控制与PID控制相结合，并引入了自适应控制理论和参考模型控制理论，设计了叁轴光电跟踪系统的基于参考模型的自适应模糊PID控制器，并通过仿真与PID控制器和模糊PID控制器相比较，以验证所设计的控制器的控制性能。6．分析了叁轴光电跟踪系统实验装置的设计原理、结构组成、功能实现和专用软件介绍。在此基础上，将本文所设计的叁轴跟踪策略应用于叁轴光电跟踪系统实验装置的实际跟踪运动中，实现了叁轴光电跟踪系统的叁轴联动全空间无盲区连续跟踪运动，验证了本文研究的实际应用价值。
宋志远[9]2011年在《激光测距仪稳定平台设计与实现》文中研究表明利用激光测距传感器实时检测海上失事目标船舶的方位和距离是有效实施海上救助作业的关键之一,但恶劣海况条件下船舶的大角度倾斜运动极易造成测距传感器目标丢失,使得救助船舶无法自动跟踪失事目标而导致作业失败。本文针对激光测距仪设计了单自由度稳定平台,通过航姿仪实时测量救助船舶姿态,作为控制输入实现对稳定平台的运动控制,以减少船体摇摆运动对激光测距仪测距效果的影响,因此,本论文选题具有较好的工程应用价值和实际意义。本论文主要对以下几个方面进行了研究：首先,根据四自由度转台的激光测距仪实验,分析船体纵倾及横摇对激光测距仪的测量效果的影响,确定本文所设计的稳定平台的补偿形式。而后根据激光测距仪的尺寸及安装方式,确定稳定平台的结构形式及安装方式,通过估算力矩,完成电机的选型。其次,根据稳定平台伺服控制系统结构及各个元件的作用,完成系统元件的选型,本文的执行元件选用直流力矩电动机,反馈元件选用增量式光电编码器及航姿系统,伺服控制驱动器选用铭朗科技的DS3810控制器。再次,系统元件选型完成后,对已经建立好的稳定平台伺服控制系统进行数学建模和系统的动态分析,对伺服控制系统提出基本要求,根据要求进行系统的串联校正,得出期望的开环传递函数。最后,利用已建立的系统模型完成Matlab仿真实验,通过单闭环控制(速度环)与双闭环控制(位置环与速度环)在动态性能、稳态性能及抗扰性能等方面的对比实验,验证了双闭环控制性能的优越性；通过对激光测距仪稳定平台的实物PID实验,确定了系统PID控制参数；验证实验结果表明：在舷侧安装激光测距仪时,本文所设计的激光测距仪稳定平台可以较好地补偿船舶横倾运动对测距仪的影响,有利于对失事目标的有效测量。
赵剑明[10]2009年在《车载“动中通”伺服控制系统的设计与实现》文中指出随着社会的进步和信息化技术的提高,人们对移动中通过卫星网络进行通信的需求越来越大,“动中通”技术孕育而生。运动状态下进行卫星通信的技术统称为“动中通”(COTM communications on the move)技术,该技术的核心是快速、稳定、可靠的伺服控制技术。其核心思想是要构造一个稳定平台,使运动载体上的天线能够不受外界扰动影响,始终保持天线的空间指向不变。伺服控制技术是当前车载“动中通”卫星通信系统应用领域的一大研究难点和热点。本文以车载“动中通”卫星通信系统伺服控制分系统的研制为背景,探讨了天线伺服控制系统的总体设计方案、硬件设计方案、软件设计方案,详细介绍了稳定与跟踪系统的设计与实现。在总体设计中,选择了方位—俯仰型天线转台作为本系统天线的转台,确定了系统的稳定和跟踪方式,并且对系统所需要的传感器和执行器进行了选型;在硬件设计中,提出了主控系统与驱动系统分别设计的基本思想。介绍了主控、驱动系统的基本原理与组成,对核心器件进行了选型,详细介绍了放大电路模块的控制理论和算法;在软件设计中,主要分为控制软件和监控软件两部分。在控制系统的软件主要介绍软件开发平台和各个主要模块的功能,监控系统软件主要介绍了监控系统的功能和作用;在稳定和跟踪分系统的设计与实现中,提出了双稳定体制的建立,详细介绍了模糊PID控制算法在稳定系统中的应用,并通过试验验证了其正确性,在跟踪系统的中,分别介绍了惯导指向跟踪方式与单脉冲跟踪方式的原理及各自特点,在此基础上本系统创新性的使用了惯导指向+单脉冲跟踪相互结合的混合跟踪方式对卫星信标进行跟踪,通过试验验证,具有良好的跟踪性能。通过多项环境试验和大量跑车试验表明,本系统具有优越的驱动性能,快速的系统响应能力,可靠的稳定性能和很高的跟踪精度,达到了设计的要求,满足在不同路况条件下准确跟踪目标卫星的使用条件,确保了卫星通信系统的正常工作。最后,针对系统调试和工作中存在的一些问题,给出了下一步的工作思路。
参考文献：
[1]. 车载平台系统的稳定研究[D]. 于淼. 长春理工大学. 2008
[2]. 车载稳定平台伺服控制系统设计[D]. 郭新胜. 南京理工大学. 2004
[3]. 车载叁轴稳定平台控制系统的研制[D]. 吴树平. 南京理工大学. 2007
[4]. 一种车载稳定平台系统设计[J]. 陈美芳, 王虎, 徐非骏. 机械与电子. 2015
[5]. 基于ARM的车载稳定平台伺服控制系统的设计[D]. 刘玉书. 西安工业大学. 2015
[6]. 车载光电平台闭环陀螺伺服控制系统设计[D]. 韩伟. 西安工业大学. 2013
[7]. 某车载光电稳定跟踪平台控制系统设计与实现[D]. 孟海磊. 南京航空航天大学. 2013
[8]. 叁轴光电跟踪系统跟踪策略和控制研究[D]. 官伯林. 西安电子科技大学. 2012
[9]. 激光测距仪稳定平台设计与实现[D]. 宋志远. 哈尔滨工程大学. 2011
[10]. 车载“动中通”伺服控制系统的设计与实现[D]. 赵剑明. 兰州理工大学. 2009