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舰载光电跟踪平台视轴稳定技术研究
| 论文题名： | 舰载光电跟踪平台视轴稳定技术研究 |
| 关键词： | 光电跟踪平台;视轴稳定;船体运动;双速度环;滑模控制;RBF神经网络 |
| 摘要： | 随着科技的迅速发展，光电跟踪平台的载体逐渐从固定基座向运动平台转换。由于海上环境复杂，舰船受到风、浪、流的影响会发生摇摆运动，由于光电跟踪平台与甲板固连，所以其会随船体运动发生相同的运动，这就导致视轴偏离被测目标，造成跟踪目标难度加大。为了减小载体运动给跟踪带来影响，使视轴能够稳定在惯性空间，必须采取相应的方法使视轴稳定。另外，系统还受到因船体运动造成不平衡力矩、摩擦力矩以及模型参数变化的影响。本文针对这两大问题对光电跟踪平台视轴稳定技术进行研究。 首先，介绍了光电跟踪平台组成、工作原理及工作模式，分析了影响视轴稳定的系统内部扰动因素和外部载体扰动，包括船体的平动和转动运动对视轴指向的影响。接着从控制跟踪平台运动的伺服系统入手，设计了电流-速度-位置三闭环控制，并在单速度环的基础上，引入编码器差分反馈速度内环，形成双速度环结构，并从伺服刚度、隔离度和鲁棒性角度进行了单、双速度环的对比，说明其应用优势。 然后，针对载体运动造成的基座扰动角速度问题。在复杂海况下，船摇运动对视轴稳定影响较大，仅用速度陀螺反馈达不到高要求视轴稳定效果，于是在双速度环结构的基础上，将惯导系统提供的数据经坐标变换后前馈到速度内环，但经惯导前馈后仍有剩余扰动量，再用速率陀螺反馈构成速度外环对剩余扰动量进行补偿，构成惯导前馈和陀螺反馈复合控制，提高了对载体摇动抑制效果，达到较高的视轴稳定精度。 最后，针对系统受到不平衡力矩，摩擦力矩，风阻等力矩扰动以及系统被控对象模型参数变化问题。提出了自适应反步滑模控制用于光电跟踪伺服系统的速度内环以克服系统内部的力矩干扰和模型不确定性的影响，由于滑模控制对系统扰动和参数变化影响不敏感的优点，但控制效果提高的同时会带来抖振问题。为了解决抖振问题，引入RBF神经网络估计扰动形成自适应反步滑模控制，以提高了伺服系统的动态抗扰能力和鲁棒性。 |
| 作者： | 杨国涛 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 梁晓玲 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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