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舰载光电设备视轴稳定技术研究
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作者 谢航 杨维帆 +1 位作者 李德全 王栋 《计算机仿真》 北大核心 2023年第5期8-14,105,共8页
针对舰载光电设备的方位轴在摆扫时受到船摇影响,造成视轴不稳定问题,改进了基于旋转矩阵的轴角补偿算法,推导出摆扫状态下光电设备的俯仰轴角在地理系下维持稳定的关系式。利用仿真软件搭建算法模型并进行了仿真,仿真结果表明,改进后... 针对舰载光电设备的方位轴在摆扫时受到船摇影响,造成视轴不稳定问题,改进了基于旋转矩阵的轴角补偿算法,推导出摆扫状态下光电设备的俯仰轴角在地理系下维持稳定的关系式。利用仿真软件搭建算法模型并进行了仿真,仿真结果表明,改进后的轴角补偿算法能补偿船摇对舰载光电设备俯仰轴角的影响,从而证明改进后的轴角补偿算法的有效性。 展开更多
关键词 舰载光电设备 光电摆扫 视轴稳定
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舰载光电跟踪设备视轴稳定分析 被引量:37
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作者 邹东明 刘栖山 +1 位作者 陈长青 郭劲 《兵工自动化》 2003年第1期15-19,共5页
舰船摇摆影响舰载光电跟踪设备的精度,视轴稳定是提高武器精度的关键,故采用坐标变换技术,在跟踪设备的方位和俯仰轴上对船摇姿态角进行实时补偿。视轴稳定控制主要是船摇前馈控制、速率陀螺反馈控制、复合控制。通过数学推导,由舰船摇... 舰船摇摆影响舰载光电跟踪设备的精度,视轴稳定是提高武器精度的关键,故采用坐标变换技术,在跟踪设备的方位和俯仰轴上对船摇姿态角进行实时补偿。视轴稳定控制主要是船摇前馈控制、速率陀螺反馈控制、复合控制。通过数学推导,由舰船摇摆引起的视轴附加角速度公式。设计了一种能够较好解决船摇隔离问题的伺服控制系统。该系统用测速机构成闭环,作速度反馈,编码器作位置反馈,速率陀螺测量并前馈舰船摇速度信号。给出了前馈回路设计及用SIMULINK进行的仿真框图。该系统精度高,隔离效果好。 展开更多
关键词 光电跟踪设备 舰船 视轴稳定方法 视轴稳定控制系统 武器精度
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动载体光电平台视轴稳定精度的检测 被引量:16
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作者 孙辉 郎小龙 +1 位作者 李志强 孙丽娜 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期2131-2137,共7页
提出一种动载体光电平台视轴稳定精度的检测方法。介绍了光学测量原理,讨论了光电平台视轴稳定精度检测系统的实施路线,并对该系统使用的自准直光学成像系统、高速数字CMOS相机和光斑检测算法进行了研究。由安装在光电平台照准架上的平... 提出一种动载体光电平台视轴稳定精度的检测方法。介绍了光学测量原理,讨论了光电平台视轴稳定精度检测系统的实施路线,并对该系统使用的自准直光学成像系统、高速数字CMOS相机和光斑检测算法进行了研究。由安装在光电平台照准架上的平面反射镜反映光电平台视轴指向角度的变化,用高速数字CMOS相机采集图像,并通过计算图像之间归一化的互功率谱和采用相位相关配准算法检测光斑的亚像元级位移量实现了光电平台视轴指向角度的精确测量。将该方法应用于光电平台视轴稳定精度检测系统进行Leica经纬仪标定实验,结果显示,在视场检测范围为±1°、图像采样频率为500frame/s时,检测误差<2μrad,表明该方法实现了动态测量并满足高精度、大视场的检测要求。 展开更多
关键词 光电平台 视轴稳定精度 相位相关 视场角 亚像元
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基于船姿测量的舰载光电经纬仪视轴稳定方法研究 被引量:7
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作者 李哲 苏秀琴 +2 位作者 乔永明 郝伟 陆陶 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期1552-1556,共5页
利用船姿测量仪和光学编码器测出视轴稳定初始时刻的纵横摇角度和经纬仪方位俯仰角度,通过坐标变换技术将稳定点从甲板坐标系转换到大地坐标系中.实时测量由舰船摇摆引起的纵横摇角度变化量和编码器角度变化量,计算出视轴稳定点在大地... 利用船姿测量仪和光学编码器测出视轴稳定初始时刻的纵横摇角度和经纬仪方位俯仰角度,通过坐标变换技术将稳定点从甲板坐标系转换到大地坐标系中.实时测量由舰船摇摆引起的纵横摇角度变化量和编码器角度变化量,计算出视轴稳定点在大地坐标系中的偏离误差.利用伺服控制系统有效地补偿该误差,由此达到舰载光电经纬仪视轴稳定的目的.实际舰载跟踪试验证明了本文设计的视轴稳定系统准确度高,能够较好地隔离船摇对经纬仪视轴稳定的影响. 展开更多
关键词 经纬仪 视轴稳定 坐标变换 纵横摇 伺服控制
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陀螺惯性平台视轴稳定双速度环串级控制的研究 被引量:20
5
作者 姬伟 李奇 杨浦 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期114-119,共6页
针对光电跟踪系统视轴稳定采用由速率陀螺构成的单速度环伺服控制的不足,本文提出采用以直流测速机为测量反馈元件构成模拟速度内环,利用陀螺的“空间测速机”功能组成数字稳定外环的双速度环串级控制结构。将速度稳定环的抗摩擦力矩干... 针对光电跟踪系统视轴稳定采用由速率陀螺构成的单速度环伺服控制的不足,本文提出采用以直流测速机为测量反馈元件构成模拟速度内环,利用陀螺的“空间测速机”功能组成数字稳定外环的双速度环串级控制结构。将速度稳定环的抗摩擦力矩干扰功能和隔离载体扰动功能分开设计实现。从系统抗干扰性、鲁棒性等方面与单环控制进行了理论分析和比较。伺服控制器分别采用有源PI校正和时间最小参数自调整PID控制算法。在四轴稳定跟踪转台上的性能测试结果达到了系统要求的稳定精度,表明该方法能明显减小载体扰动造成的误差,在一定的测量噪声和加速度敏感度范围内,能够有效地隔离载体扰动,控制性能良好。 展开更多
关键词 陀螺惯性平台 视轴稳定 伺服控制 双速度环 串级控制
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动载体光电成像系统视轴稳定精度研究 被引量:10
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作者 朱华征 范大鹏 +1 位作者 马东玺 张文博 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2009年第4期537-541,共5页
载体扰动会对光电成像系统的性能产生影响。分析载体扰动的特点及产生的原因,主要分析载体角运动对光电成像系统性能的影响。在此基础上从空间分辨率、人眼观察性能以及跟踪精度3个方面分析光电成像系统对视轴稳定精度的要求,指出对于... 载体扰动会对光电成像系统的性能产生影响。分析载体扰动的特点及产生的原因,主要分析载体角运动对光电成像系统性能的影响。在此基础上从空间分辨率、人眼观察性能以及跟踪精度3个方面分析光电成像系统对视轴稳定精度的要求,指出对于探测器限制的光电成像系统,应将积分时间内载体的角扰动控制在探测器限制的空间分辨率内,或将像移控制在一个探测单元尺寸内,对于衍射限制的光电成像系统,应将积分时间内载体的角扰动控制在衍射限制的空间分辨率内,得出了视轴稳定精度必须在满足成像系统空间分辨率的基础上,根据实际功能需求进行确定的结论。最后通过实例验证了上述结果。 展开更多
关键词 扰动 视轴稳定精度 空间分辨率 跟踪精度
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陀螺安装误差影响视轴稳定平台精度的机理研究 被引量:10
7
作者 李岩 张智永 范大鹏 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第9期10-15,29,共7页
针对陀螺安装误差影响视轴稳定平台精度的问题,深入研究了其影响的作用机理及程度。以两轴稳定平台为具体对象,应用PIOGRAM图方法,讨论了安装误差对陀螺敏感量的运动学影响。并对陀螺安装误差影响系统精度以某实际模型为例进行了仿真分... 针对陀螺安装误差影响视轴稳定平台精度的问题,深入研究了其影响的作用机理及程度。以两轴稳定平台为具体对象,应用PIOGRAM图方法,讨论了安装误差对陀螺敏感量的运动学影响。并对陀螺安装误差影响系统精度以某实际模型为例进行了仿真分析,得出了其对稳定精度影响更为具体的解释。这对陀螺安装误差的标定、机构设计中安装面精度的取定以及误差分配等都具有参考作用。 展开更多
关键词 视轴稳定平台 稳定精度 陀螺 安装误差
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反射镜光电平台视轴稳定技术研究 被引量:7
8
作者 宋江鹏 孙广利 +1 位作者 周荻 蔡慧敏 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2015年第6期1904-1911,共8页
针对不同类型反射镜平台视轴运动多样性的特点,从基本的反射镜视轴运动学关系出发,采用基于虚拟整体稳定平台的视轴重建方法对反射镜平台视轴惯性角速度进行数学重建。同时,深入分析了常见的典型单反射镜平台、特殊配置单反射镜平台、... 针对不同类型反射镜平台视轴运动多样性的特点,从基本的反射镜视轴运动学关系出发,采用基于虚拟整体稳定平台的视轴重建方法对反射镜平台视轴惯性角速度进行数学重建。同时,深入分析了常见的典型单反射镜平台、特殊配置单反射镜平台、极坐标多反射镜平台以及直角坐标多反射镜平台的视轴运动学关系和视轴稳定控制技术。基于典型单反射镜平台俯仰轴视轴稳定控制的数值仿真结果表明,采用虚拟整体稳定平台方法的视轴稳定控制技术用于反射镜视轴稳定控制是可行的。 展开更多
关键词 反射镜 稳定平台 虚拟整体稳定 视轴稳定
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光电着舰引导系统的视轴稳定 被引量:10
9
作者 葛兵 高慧斌 余毅 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期1577-1583,共7页
为了提高光电着舰引导系统的视轴跟踪精度和指向精度,研究了如何隔离舰体运动对光电经纬仪视轴的扰动。对舰载光电经纬仪进行建模,引入了各种扰动力矩。设计了超前滞后控制、线性二次高斯恢复(LQG/LTR)控制和H∞控制3种控制器来提高系... 为了提高光电着舰引导系统的视轴跟踪精度和指向精度,研究了如何隔离舰体运动对光电经纬仪视轴的扰动。对舰载光电经纬仪进行建模,引入了各种扰动力矩。设计了超前滞后控制、线性二次高斯恢复(LQG/LTR)控制和H∞控制3种控制器来提高系统的性能和稳定性,详细研究了Kalman滤波和H∞加权矩阵的设计。在Matlab中对设计的控制方法进行仿真,并在摇摆台进行了试验验证。在时域、频域响应和稳定性能等方面对3种控制器进行的对比实验表明,LQG/LTR控制和H∞控制结果满足设计指标要求,稳定隔离度达到50dB以上。基于提出的方法,经纬仪可以对着舰飞机进行稳定跟踪和精确轨迹测量,实现着舰引导。 展开更多
关键词 着舰引导 视轴稳定 线性二次高斯恢复(LQG LTR)控制 H∞控制
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陀螺稳定平台视轴稳定系统自适应模糊PID控制 被引量:26
10
作者 姬伟 李奇 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期191-195,共5页
在运动载体上的光电跟踪系统中,需要采用建立在陀螺稳定平台上的视轴稳定控制。分析了平台结构和惯性稳定隔离原理。针对系统机械谐振、力矩耦合及电气参数波动等非线性不确定因素的影响,设计了复合自适应模糊PID控制器。引入自适应调... 在运动载体上的光电跟踪系统中,需要采用建立在陀螺稳定平台上的视轴稳定控制。分析了平台结构和惯性稳定隔离原理。针对系统机械谐振、力矩耦合及电气参数波动等非线性不确定因素的影响,设计了复合自适应模糊PID控制器。引入自适应调整因子进行控制规则和参数的在线修正,采用复合控制克服模糊控制固有的盲区,实现无差调节。在光电跟踪转台上的实验结果显示该方法能够有效地隔离载体扰动,减小扰动造成的误差,保证视轴对目标的准确瞄准,具有快速的动态响应和较强的抗干扰性。 展开更多
关键词 陀螺稳定平台 视轴稳定 自适应模糊控制 复合控制
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机载激光通信的模糊神经网络PID视轴稳定控制 被引量:5
11
作者 刘世涛 曹阳 +1 位作者 彭小峰 张勋 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第4期606-610,共5页
机载激光通信的视轴稳定是建立激光通信链路的前提。为了有效地克服载体扰动与参量改变对粗跟踪系统视轴稳定的不利影响,设计了一种基于模糊神经网络的比例-积分-微分(PID)控制方法。该方法结合模糊理论的非线性控制能力与神经网络的自... 机载激光通信的视轴稳定是建立激光通信链路的前提。为了有效地克服载体扰动与参量改变对粗跟踪系统视轴稳定的不利影响,设计了一种基于模糊神经网络的比例-积分-微分(PID)控制方法。该方法结合模糊理论的非线性控制能力与神经网络的自主学习能力,实现了对PID参量的实时在线调整。结果表明,与传统PID控制方法相比,模糊神经网络PID控制方法提高了系统的动态响应速度,减小了系统超调量,当载体受到扰动与参量改变时,具有较强的自适应性和鲁棒性。 展开更多
关键词 光通信 机载激光通信 模糊神经网络 视轴稳定 比例-积分-微分控制
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机载激光通信的重复自抗扰视轴稳定控制 被引量:4
12
作者 曹阳 刘世涛 +2 位作者 彭小峰 张勋 任发韬 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2017年第6期750-754,共5页
机载激光通信的视轴稳定是建立激光通信链路的前提。针对通信终端载体的非线性扰动和扰动模型未知造成视轴稳态误差较大的问题,结合自抗扰控制与重复控制,提出了重复控制补偿自抗扰算法,以完全消除周期性稳态跟踪误差。仿真实验结果表明... 机载激光通信的视轴稳定是建立激光通信链路的前提。针对通信终端载体的非线性扰动和扰动模型未知造成视轴稳态误差较大的问题,结合自抗扰控制与重复控制,提出了重复控制补偿自抗扰算法,以完全消除周期性稳态跟踪误差。仿真实验结果表明,与自适应PID控制方法相比,重复控制补偿自抗扰算法可以有效抑制平台的非线性扰动,提高了系统的稳态精度,并且具有较快的响应速度与较强的鲁棒性。 展开更多
关键词 机载激光通信 视轴稳定 自抗扰控制 重复控制
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基于速度位置双闭环控制的视轴稳定系统设计 被引量:7
13
作者 马轶男 陆玉姣 +2 位作者 徐江 肖春芳 陈为 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2017年第3期358-360,364,共4页
视轴稳定伺服系统用于隔离振动或冲击对摄像系统成像的影响。系统由航向和俯仰框架组成,速度传感器、角位置传感器、航向电机、俯仰电机、主控制器构成了速度、位置双闭环稳定控制系统。利用位置环调节来保证系统准确性的基础上加入速... 视轴稳定伺服系统用于隔离振动或冲击对摄像系统成像的影响。系统由航向和俯仰框架组成,速度传感器、角位置传感器、航向电机、俯仰电机、主控制器构成了速度、位置双闭环稳定控制系统。利用位置环调节来保证系统准确性的基础上加入速度环调节来提高系统响应速度,使系统的响应时间小于50 ms,过渡时间小于200ms。 展开更多
关键词 位置环 速度环 视轴稳定 陀螺 控制器
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运动光电成像跟踪系统视轴稳定伺服控制设计研究 被引量:5
14
作者 姬伟 李奇 许波 《应用基础与工程科学学报》 EI CSCD 2007年第1期121-129,共9页
在对运动光电成像跟踪系统瞄准线视轴稳定单速度环伺服控制结构分析的基础上,提出一种由速度内环和稳定外环组成的串级伺服控制结构,其中速度内环和稳定外环分别由直流测速机和速率陀螺构成闭环反馈.内环调节器采用由模拟硬件实现的有... 在对运动光电成像跟踪系统瞄准线视轴稳定单速度环伺服控制结构分析的基础上,提出一种由速度内环和稳定外环组成的串级伺服控制结构,其中速度内环和稳定外环分别由直流测速机和速率陀螺构成闭环反馈.内环调节器采用由模拟硬件实现的有源PI校正,稳定外环采用积分自调整PID复合控制策略.理论分析表明该方法能够将系统抗摩擦力矩干扰和隔离载体扰动功能由内、外速度环分开实现,系统抗干扰性、参数变化敏感性等较单环控制有较大提高.在稳定跟踪模拟转台上的仿真及测试实验显示基于DSP实现的串级控制能够更有效地隔离系统中各种扰动影响,控制性能优于单速度环控制,验证了所采用控制方式的有效性. 展开更多
关键词 光电成像跟踪系统 视轴稳定 串级伺服控制 自调整PID
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舰载视轴稳定系统的变结构控制研究 被引量:3
15
作者 王辉华 刘文化 +1 位作者 张世英 刘淼森 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期26-29,共4页
为了消除舰船摇摆对舰载光电跟踪设备稳定精度的影响,提高系统视轴稳定性能,根据舰船摇摆对视轴偏差影响的随机性,在描述视轴稳定回路的基础上,设计视轴稳定滑模变结构控制器,并引入约束条件,以减弱系统抖振。利用AR序列预测估计方法,... 为了消除舰船摇摆对舰载光电跟踪设备稳定精度的影响,提高系统视轴稳定性能,根据舰船摇摆对视轴偏差影响的随机性,在描述视轴稳定回路的基础上,设计视轴稳定滑模变结构控制器,并引入约束条件,以减弱系统抖振。利用AR序列预测估计方法,实现视轴偏差预测估计,完成视轴稳定滑模变结构控制律的求取,并利用matlab仿真软件,对视轴稳定滑模变结构控制律进行数字计算。仿真结果表明,该控制方法能有效地消除了陀螺测量随机噪声带来的影响,减弱了系统抖振,对舰载视轴稳定有良好的性能。 展开更多
关键词 视轴稳定 离散变结构控制 AR预测 光电跟踪系统
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光电着舰测量设备甲板捷联式视轴稳定系统设计 被引量:2
16
作者 李雪雷 王志乾 +1 位作者 苏宛新 乔彦峰 《东北师大学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2014年第2期51-55,共5页
提出了一种基于组合惯导平台与甲板直接捷联视轴稳定控制系统方案,对系统结构进行了的描述,对控制系统进行了建模分析,并给出了仿真和试验结果,验证了该方案对惯性系扰动的良好抑制效果.
关键词 舰载机着舰 视轴稳定 光电跟踪 惯导平台 甲板捷联式
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空间激光通信移动平台的自抗扰视轴稳定控制 被引量:4
17
作者 曹阳 刘世涛 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期59-64,共6页
分析空间激光通信移动平台角运动和框架偏转之间的速度耦合关系,给出克服移动平台角运动的视轴稳定方法,针对视轴稳定系统中存在的非线性、多干扰问题,应用自抗扰控制法对三轴视轴稳定系统进行分散独立控制,采用模糊理论对自抗扰控制器... 分析空间激光通信移动平台角运动和框架偏转之间的速度耦合关系,给出克服移动平台角运动的视轴稳定方法,针对视轴稳定系统中存在的非线性、多干扰问题,应用自抗扰控制法对三轴视轴稳定系统进行分散独立控制,采用模糊理论对自抗扰控制器的相关参量进行自整定.仿真和模拟实验表明:在1Hz条件下,相对于参量辨识控制法,模糊自抗扰控制法的抗扰动隔离度提高了7.4dB;在模拟扫频实验条件下,将1-2Hz与2-4Hz的扰动实验区间进行比较,模糊自抗扰控制法的抗扰动隔离度下降仅2.2dB.模糊自抗扰控制具有较好的快速响应性、较小的超调和频率适应性,能够满足系统稳态准确度的要求,并能克服平台角运动耦合、不确定性扰动问题. 展开更多
关键词 空间移动平台 空间激光通信 视轴稳定 自抗扰控制 模糊理论
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视轴稳定平台的装配误差机理分析与仿真 被引量:4
18
作者 李岩 范大鹏 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2007年第1期35-38,共4页
稳定机构的装配误差是造成视轴偏差的重要误差源。应用PIOGRAM图方法,以典型的直接式方位-俯仰式结构为例,分析了机械装配精度产生的运动学影响,并据此引入平台控制系统进行仿真研究,表明了各项误差与干扰运动的耦合关系。研究结果对平... 稳定机构的装配误差是造成视轴偏差的重要误差源。应用PIOGRAM图方法,以典型的直接式方位-俯仰式结构为例,分析了机械装配精度产生的运动学影响,并据此引入平台控制系统进行仿真研究,表明了各项误差与干扰运动的耦合关系。研究结果对平台总体设计阶段的精度分配具有借鉴作用。 展开更多
关键词 视轴稳定 装配误差 PIOGRAM图 精度分析
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红外视轴稳定系统框架间非线性解耦 被引量:1
19
作者 赵艳花 张伟民 周阳 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2010年第10期139-143,共5页
红外视轴稳定框架是一个三自由度的框架结构,当框架处于非正交位置时,存在耦合现象,影响系统的稳定精度。本文根据框架的动力学方程进行建模,指出框架间含有复杂的非线性耦合关系,影响视轴稳定的控制系统设计。然后利用非线性解耦控制... 红外视轴稳定框架是一个三自由度的框架结构,当框架处于非正交位置时,存在耦合现象,影响系统的稳定精度。本文根据框架的动力学方程进行建模,指出框架间含有复杂的非线性耦合关系,影响视轴稳定的控制系统设计。然后利用非线性解耦控制系统的可解耦性,通过证明得出框架间是可以解耦的。同时,运用微分几何方法实现对框架间的系统解耦。实验结果表明,本文方法可以减少红外视轴稳定框架在处于非正交位置时框架间存在的耦合,进而解决了框架间因耦合产生的对系统图像稳定的影响,提高了系统的稳定性和可靠性。 展开更多
关键词 视轴稳定 系统建模 非线性解耦 微分几何
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机载通用高精度稳定平台视轴稳定分析 被引量:5
20
作者 张宇鹏 王伟兴 《国外电子测量技术》 2015年第11期40-43,共4页
为了实现机载通用高精度稳定平台中可见光载荷能够清晰成像及稳定跟踪目标,分析了影响视轴稳定的因素,并对平台进行稳定精度设计。基于结构及伺服控制建立了一套视轴稳定系统,隔离载机振动及姿态变化对可见光载荷视轴的影响,使光学载荷... 为了实现机载通用高精度稳定平台中可见光载荷能够清晰成像及稳定跟踪目标,分析了影响视轴稳定的因素,并对平台进行稳定精度设计。基于结构及伺服控制建立了一套视轴稳定系统,隔离载机振动及姿态变化对可见光载荷视轴的影响,使光学载荷的视轴稳定在惯性空间内。通过在机载通用高精度稳定平台中加载模拟光学载荷,在五轴动目标试验调试仪上验证视轴稳定系统实际隔离效果。实验结果表明,通用高精度稳定平台方位、俯仰和横滚框架在设计范围内运动时,系统的视轴稳定精度小于4mrad,完全满足机载通用高精度稳定平台的设计使用要求。 展开更多
关键词 稳定平台 视轴稳定
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