高精度二维指向光电跟踪平台设计

发布时间：2025-03-19 02:51

　　 为了实现针对空间目标的搜索和目标跟踪,文章设计了一种高跟踪精度,高跟踪稳定度的空间二维指向光电跟踪平台,提出采用动量补偿系统解决平台运转对整星的影响问题,采用高精度速率陀螺解决整星控制精度不足的问题。在目标搜索阶段以光电码盘作为位置回路的角度反馈,内环是由速率陀螺组成的稳定回路。当通过成像系统捕获目标后,切换到目标跟踪回路工作,此时图像处理系统产生脱靶量信息作为位置回路的角度反馈。搭建控制系统方案,对系统跟踪性能进行仿真验证,满足跟踪精度优于0.014°,跟踪稳定度优于0.006(°)/s(角速度≤1(°)/s)的指标要求。

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【部分图文】：

图1 光电跟踪平台主体结构

平台的精度指标非常之高，负载又大，需要选用极高精度的测角元件，以及高精度、大输出力矩的电机。(2）角动量干扰分析

图4 光电平台控制系统框图

为实现光电跟踪平台高精度控制，设计采用一个FPGA(Field-ProgrammableGateArray，现场可编程门阵列）和两个DSP(DigitalSignalProcessing，数字信号处理器）的多处理器的高精度控制伺服电路，由控制器电路和功率驱动电路两部分构成....

图5 动量补偿回路的实现原理

动量补偿回路根据光电码盘计算出转动的绝对角速度，然后对动量轮进行控制。通过动量轮的转动来补偿转台在跟瞄过程中的角动量，保证转台补偿后的残余角动量在合理的范围内。补偿回路的实现原理如下图5所示。利用动量轮进行转速与转台转动惯量对应比例的反向转动，可以补偿转台转动中转动速度、转动加速....

图6 稳定回路框图

方位和俯仰两个方向分别利用相应空间方向的速率陀螺作为反馈，来抑制卫星平台对指向跟踪转台的干扰。稳定回路框图，如图6所示。图中，为目标角位置；为平台颤振引起的角速率变化；为视轴相对平台的角速率。根据总体指标，即系统带宽≥40Hz，隔离度≤0.5%，超调量≤20%，选择速率陀螺的指标....

本文编号：4036579