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光电跟踪系统复合轴伺服控制技术的研究

刘廷霞  
【摘要】:近年来,随着精确制导武器技术的不断发展和作战样式的改变,以美国为首的西方发达国家纷纷把发展精确制导武器的重点转向了防区外中远程精确打击武器之上。发展“大功率激光对抗武器系统”不但可以使我军现有的激光对抗装备的干扰距离得到大幅度的提高,而且可有效对抗中远程精确打击武器这一新的作战目标,也可初步具备近距离损伤传感器的能力,能在对付具有较强抗干扰能力的采用新型红外焦平面成像器件的精确制导武器方面发挥更大的作用。 在激光对抗装备中,精密捕获、跟踪、瞄准系统担负着相当重要的角色,它与一般光电测量系统的区别在于,它不仅要求将运动目标稳定跟踪在规定视场内,而且要求将光束锁定在目标某一点上,一般要求跟踪精度小于经扩束后的激光发散角的1/5 ~1/6 。在这样的高精度下,大气湍流、地基振动等的影响是不可忽略的。一般光电测量系统中的大惯量单轴跟踪架由于结构谐振频率的限制,不可能有足够的带宽对其校正,于是引入复合轴控制,即采用具有高谐振频率结构的复合轴系统分粗、精跟踪来实现角秒级的跟踪。 论文首先提出了复合轴控制理论,并对其跟踪精度与稳定性进行了分析。深入地研究了复合轴控制中子、母带宽比对系统跟踪性能的影响,并对此进行了大量仿真和实验,得出复合轴控制提高光电跟踪系统跟踪精度和带宽的有效性。新型驱动器的研究与应用。采用新型的旋转式音圈电机,它具有转动惯量小、输出力矩大、行程范围大、响应快等特点。最重要的是旋转式的音圈电机能很好的与高分辨率的直线光栅尺配合使用,使光栅尺的有效行程变大。 新型高精度位置、速度检测元件的研究与应用。采用光栅尺代替测速机进行数字测速的方法,使子系统结构更紧凑,体积、惯量大幅度下降,摩擦力矩减小,谐振频率更高,响应速度更快。 在理论分析的基础上,进行了仿真和实验,得到了预期结果。下一步将把研究成果应用到激光对抗武器装备伺服系统中。


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