[发明专利]一种采用复合控制的空间高精度光电跟瞄系统

说明书

一种采用复合控制的空间高精度光电跟瞄系统，包括：二维转动平台和光电设备，二维转动平台包括固定支架、方位驱动组件、方位转动支架、俯仰驱动组件、俯仰转动支架和控制器；固定支架下方安装有方位驱动组件，固定支架上方安装有方位转动支架，方位转动支架上方安装有俯仰转动支架，俯仰转动支架上安装有俯仰驱动组件；光电设备安装于俯仰转动支架上；控制器复合控制方位驱动组件和俯仰驱动组件，使俯仰转动支架圆周运动和俯仰运动。控制器复合控制二维转动平台实现方位和俯仰转动，在二维转动平台受传动间隙、传动刚度、负载偏心、扰动力矩、电缆扭力矩、空间环境等影响因素下，仍能达到光电设备对运动目标的搜索、跟踪及高精度指向。

技术领域

本发明涉及光电跟瞄技术领域，具体涉及一种采用复合控制的空间高精度光电跟瞄系统。

背景技术

光电跟瞄系统以高于微波频率的光波为信息的载体，在目标探测领域是常规雷达的重要补充手段，在高分辨率成像、高精度跟踪和制导等方面都有重要应用。除武器以外，光电跟瞄系统在激光通信、天文观测、航空摄影等方面也有日益广泛的应用。

光电跟瞄系统一般由高分辨率相机、红外探测器、激光测距仪、机电伺服系统、监控单元和光电平台等组成。其中多自由度的机电伺服系统的运动控制性能对整个光电系统的搜索、跟踪和指向能力起到决定性的作用。

由于机电伺服系统的运动控制性能受传动间隙、传动刚度、负载偏心、扰动力矩、电缆扭力矩、空间环境等影响，因此需要开发一种相对通用的高精度光电跟瞄系统控制方案，通过传感器、电机、驱动电路、控制算法的合理设计，达到运动性能指标。

发明内容

本申请提供一种采用复合控制的空间高精度光电跟瞄系统，包括二维转动平台和光电设备，二维转动平台包括固定支架、方位驱动组件、方位转动支架、俯仰驱动组件、俯仰转动支架和控制器；

固定支架下方安装有方位驱动组件，固定支架上方安装有方位转动支架，方位转动支架上安装有俯仰转动支架，俯仰转动支架上安装有俯仰驱动组件；

光电设备安装于俯仰转动支架上；

控制器分别与方位驱动组件和俯仰驱动组件信号连接，控制器复合控制方位驱动组件驱动方位转动支架圆周转动，及控制俯仰驱动组件驱动俯仰转动支架俯仰运动。

一种实施例中，光电设备包括激光测距仪、宽视场相机和窄视场相机，激光测距仪、宽视场相机和窄视场相机实时测量目标并得到二维转动平台与被跟踪目标的指向偏差，具体方式为：

利用宽视场相机在方位驱动组件和俯仰组件的工作下，对天巡视寻找目标，直至将目标锁定在图像正中心；

利用激光测距仪测量二维转动平台与目标的相对距离；

根据相对距离对窄视场相机进行焦距调整，由调整焦距后的窄视场相机对目标进行观测并跟踪目标运动。

一种实施例中，方位驱动组件和俯仰驱动组件上分别安装有角度编码器，角度编码器用于实时测量方位转动支架和俯仰转动支架的当前转动角度。

一种实施例中，复合控制包括三环串级控制、速度前馈控制和干扰补偿控制。

一种实施例中，三环串级控制包括电流环、速度环和位置环。

依据上述实施例的空间高精度光电跟瞄系统，由于控制器结合三环串级、速度前馈和干扰补偿复合控制二维转动平台实现方位和俯仰转动，在二维转动平台受传动间隙、传动刚度、负载偏心、扰动力矩、电缆扭力矩、空间环境等影响因素下，仍能达到光电设备对运动目标的搜索、跟踪及高精度指向。

附图说明

图1为空间高精度光电跟瞄系统结构图；

图2为复合控制原理图。

具体实施方式