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《中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)》 2004年
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动载体成像振动主动控制技术的研究

张葆  
【摘要】:近年来随着现代军事技术发展的需要,侦察情报在战争中的地位愈显突出。由于固定站的侦察视野受光学系统的视场角的限制,所获得的侦察信息相对较少。为弥补固定站的不足,把侦察系统安放在移动站(地面车辆、飞机、卫星等动载体)上,这样可以扩大光学系统的动态视场和增加收容信息,但是,随之而来的是动载体振动对光学系统成像质量的威胁和影响。在其它相关技术相对成熟的情况下,航空成像的质量主要取决于对航空成像载体振动扰动的控制。 一般被动减振只能抑制高频扰动20-30HZ以上的问题,其宽频带隔振效果十分有限,不能满足长焦系统的高隔离度的要求。由于振动主动控制技术具有效果好、适应性强等潜在的优越性,所以很自然地成为一条抑制振动新的重要途径。 本文首先提出采用光学传递函数作为评价机载光电系统的动态分辨率工具,并利用它具体分析载体的线性运动和随机振动对像移的影响,从而为计算线性运动和随机振动产生像移的容限提供理论依据。分别对载体的角振动与线振动产生的像移进行了定量分析,并得出结论:角振动比线振动对成像质量影响严重。因此,在机载成像设备中应严格控制角位移的产生,并应该排除平台基架的线振动耦合成摄像系统角位移。以光学传递函数为像质的评价依据,给出了动载体成像振动控制策划流程,可为规划机载成像设备振动控制指标提供方法。 结合创新项目的具体要求,选择了压电元件作为振动主动控制系统的核心元件,它的性能对整个系统的指标实现有着重要影响,因此进行了应用研究。分析了压电元件作为振动主动控制的传感器和驱动器的依据,压电元件的基本原理和机电性能。给出了压电元件的主要性能和特征值及其测试方法;压电元件在使用中的主要特点和应注意的问题。 根据机载成像设备的特点、工作条件,建立了柔性体振动控制的模型,并详细对各种反馈方式进行了类比;着重对绝对加速度反馈进行了系统仿真和振动实验,该系统在100-180HZ之间的隔振效果明显,最大值达到10.45dB;单轴振动主动控制实验结果与理论分析的一致。有力证明了振动主动控制在航空成像系统中应用的可行性和应用前景。 最后对多足平台的振动主动控制进行了方案和实验构想,对振动主动控制系统的工程化作了展望。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:E939

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