[发明专利]一种二维指向机构伺服控制方法及系统

摘要

本发明公开了一种基于图像反馈和光学矢量理论的二维指向机构伺服控制方法及系统，通过在主光路中增加测量相机，并利用成像的快速图像处理结果作为馈源，建立图像伺服闭环回路，通过图像反馈对快速扫摆镜进行主动控制，完成调整相机主光轴的指向，达到对成像目标的搜索、凝视跟踪功能。提高了遥感相机的成像效率。通过结合光学矢量反射理论设计伺服控制律，消除了电机转角和光轴指向之间的非线性关系，以提高控制的针对性，有利于提高快速扫摆镜的指向精度和成像系统的稳定性。

主权项

1.一种二维指向机构伺服控制方法，其特征在于实现步骤如下：步骤一、利用光学系统的角度关系和光学反射矢量的基本理论，建立快速扫摆镜的方位轴、俯仰轴与成像光轴的指向特性方程；步骤二、利用步骤一所得的指向特性方程，结合摆镜到焦平面的焦距f、像元尺寸d等信息建立指向镜转角到出射光轴视线角的映射关系；步骤三、将指向镜转角到出射光轴视线角的映射关系结合控制理论，设计指向控制律，调节指向控制系统的传递函数特性，使系统稳定,其中：步骤一中，利用光学系统的角度关系和光学反射矢量的基本理论，建立快速扫摆镜的方位轴、俯仰轴与成像光轴的指向特性方程如下：I′₀为系统视轴方向，I₀为入射光线，R为反射矩阵，G₁₀为旋转辅助矩阵, 为视轴方位角，θ为俯仰角,步骤二中，建立指向镜转角到视线角的映射关系如下：α为二维指向镜方位轴转角，β为二维指向镜俯仰轴转角，Δ1与Δ2为无穷小量，K1、K2为指向镜转角到视线角的线性增益,步骤三中，设计指向控制律，调节系统的传递函数特性具体如下：Gcl为指向控制率传递函数，Gc为PID控制器，Gp为二维指向机构模型，Gv为内环速度反馈控制器，K1、K2为线性增益。