光电跟踪系统中的惯性稳定技术

光电跟踪系统中的惯性稳定技术

肖扬 ,常胜杰 ,周雨新 ,张一鸣

 河南工学院  河南省新乡市  453000

摘要：随着科技的发展，利用光电伺服系统对目标进行精确的跟踪和控制已成为工业控制、医疗、导航和军队领域的研究重点。因此，构建高性能光能传递服务系统至关重要，并且可以在构建光能传递跟踪服务系统时进行分析，以预测建模错误。传统的基于PID控制器的光能传递跟踪服务器系统的集成受到内部因素和外部环境的影响，导致控制不稳定。为此，研究了光束系统的建模和稳定性，开发了基于神经网络PID控制器的光束系统，从而实现了目标的有效性和稳定性。

关键词：光电跟踪；设备；惯性稳定技术

引言

光电跟踪设备从地面的初始模式转变为如今的车载、舰载、机载和星载方式，导致梁平台即使在高速模式下也从静态模式向移动模式移动。运动学平台可能比静态平台造成更多干扰，所有干扰都会导致光散射跟踪系统的光散射跟踪波。光学欺骗降低光传感器的图像质量，影响控制算法的跟踪功能。图像稳定性技术受捕获频率和处理速度之间的矛盾限制:捕获频率越高，曝光时间越短，图像属性越清晰，处理时间越长，轴光栅上的带宽越低。平台自稳定技术通过稳定、光学负载的机架安装防止光波闪烁。惯性稳定性技术是一种提供更好稳定性和最大应用范围的技术。机架稳定化通过引入惯性半径和快速跟踪反射(FSM)消除低频轴地面、稳定反射器消除中频轴闪烁和中频轴抖动。本文分析介绍了光度控制系统中的惯性稳定技术。

1光电跟踪伺服系统建模

光度控制系统由定位系统和坡度控制系统组成，这两个系统都是相对于彼此构造的，通常被认为高度为零，不能考虑在内。因此，光散射跟踪系统被认为是一个方向控制系统，包括力矩电动机、功率放大器、转速汤姆森、转速测量电动机和矢量分量。直流旋转电机轴输出恒定力的性能。直流旋转电机解决了偏转对系统的负面影响。在直流电路中，ra和l描述感应电路的电阻和热量。PWM(脉宽模块)工作方式如下:当传感器两侧出现非盟电压波动时，PWM输出输出值在后续周期中形成，延迟较低。电压峰值是检测主体相对于惯性空间运动的快速旋转角度运动的元件。光度测定服务系统使用恒定计量机测量载荷角速度。跟踪传感器和跟踪服务系统构成了光度学服务的完整系统。影响光线跟踪系统稳定性的因素是硬件体系结构电路设备和软件造成的偏差。

2惯性基准光稳定技术

基于基光源的惯性稳定技术充分解决了反射镜稳定性中的2:1角比问题，进一步提高了控制带宽精度和瞄准轴稳定性，首次在美国进行了高空气球实验 摄动带的视线稳定精度为0.4 ~ 312hz(振幅417μrad)，基本原理见图7:在跟踪望远镜外安装光学惯性参考单元(euu)，在惯性区域产生稳定的基光源。视线光源由扩展金字塔(ECC)反射，并放入双筒望远镜。基础层与目标层相同，由FSM反射，并在四位位置指示器(PSD)之前到达光谱仪。基本光源的穿透进入PSD，目标光源的反射进入amende探测器。PSD输出值反馈控制FSM，因此基本照明始终位于PSD的中心，视线保持稳定。精度探针上的目标差值用于控制惯性范围内基光源的稳定方向，使目标位于精度探针的中心，并且是这些惯性稳定性技术的基础，以获得高质量的参考照明，即惯性参考系统(euu)的设计。该原理原则上与IPSRU兼容，通过将低成本惯性门限数据与角速度传感器数据(ARS-12)相结合，使得基于参考照明的惯性稳定技术milrad类光学输出需要高带宽和预定义的高惯性矩测量仪，使得控制算法中的简单PID控制不再符合控制要求。

3光电跟踪系统稳定

3.1视轴稳定性控制

在控制视线稳定性的过程中，应注意伺服系统的管理，将电流环设计纳入系统管理，减少电势的影响，从而加快系统的运行。理论上，在控制伺服稳定性时，有必要分析电流反馈机制，通过电机改造形成更好的力矩源，然后修改动态和静态电路。单速环法提高视线的可靠性，在电气级控制、驱动控制等过程中应用单速环设备。，明确定位和控制对象，按照伺服系统的改进提高陀螺平台的稳定性，使陀螺闭环能形成专业平台。并且在对其稳定性进行检查的同时，必须建立检查机制，明确各方的稳定性要求。在应用双速闭环时，内部编码器和同步器的稳定性可以通过串联控制，在局部反馈的情况下，陀螺仪的转速测量元件用于帮助功率分析。在建立外部速度环时，有必要澄清陀螺仪空间速度测量的相关功能，以提高视线系统的可靠性。

3.2误差灵敏度分析

误差敏感性通过测量局部误差对最终全局误差的影响来确定系统中局部误差的重要性。在设计、制造和装配过程中必须严格控制较大的错误，可以减少较小的错误并降低制造成本。误差灵敏度分析方法广泛应用于光学和结构设计中，灵敏度分析结果为误差的总体分布提供了依据。对于错误，是否存在其他错误不会影响单个错误对最终结果的贡献。因此，在计算灵敏度时只需计算一个错误。根据分析确定的建模程序记录在表1中。如表1所示，最终目标轴误差最大的误差是p轴绕z轴倾斜的旋转分量，影响最小的是G4轴绕x轴倾斜的旋转分量。但是灵敏度没有太大变化，最大值约为1。

表1误差灵敏度

结束语

跟踪机架稳定技术是一种毫米波光电跟踪系统惯性稳定技术，其稳定残留量可达数百微米。为了进一步提高光电跟踪系统的稳定精度，可在机架稳定技术的基础上引入反射镜惯性稳定技术，形成厚复合稳定控制系统。载波干扰按频率断开，快速反镜可修复机架稳定系统后的中频和高频稳定残馀，从而将稳定精度提高到数十微米。如果需要更高的稳定精度，除了使用反射镜惯性稳定技术之外，还可以将惯性参考光源引入光学电路。通过使用宽带位置探测器(PSD)以更高频率测量矢量惯性扰动，并使用高速宽带镜像校正PSD上的光斑位置偏差，可以将稳定精度提高到微米甚至微弧度的水平。

参考文献

[1]王帆.机载星跟踪器稳定跟踪技术研究[D].中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所),2020.

[2]辛林杰,魏志强,李斌.前馈控制在光电跟踪系统中的应用研究[J].电视技术,2020,44(04):27-31.

作者简介：

肖扬： 河南工学院， 电子信息工程学院， 光电信息科学与工程191班

常胜杰： 河南工学院， 电子信息工程学院， 光电信息科学与工程191班

周雨新： 河南工学院， 电子信息工程学院， 光电信息科学与工程191班

张一鸣： 河南工学院， 电子信息工程学院， 光电信息科学与工程192班