终端滑模控制在机载光电载荷中的应用研究
发布时间：2022-08-02 11:44
机载光电载荷广泛应用于城市监控、野外搜救、电力巡线、灾害预警等领域,其视轴指向控制精度影响着载荷的成像质量,是关键技术之一。飞行成像过程中,系统内部的摩擦、质量不平衡转矩等内源扰动以及载机的姿态变化、空气动力、振动等外源扰动严重影响着视轴指向控制精度。研究视轴指向控制对提升成像质量具有十分重要的意义。为实现在复杂多源扰动下提高机载光电载荷视轴指向控制精度的目的,本文基于终端滑模控制的手段,开展以下几方面研究:（1）对机载光电载荷视轴指向控制进行分析及建模。介绍机载光电载荷视轴指向控制的要求及系统组成,建立数学模型。分析影响机载光电载荷视轴指向控制精度的主要因素,为控制器设计奠定基础。（2）研究驱动机载光电载荷机械框架的永磁同步电机控制。基于磁场定向控制技术实现永磁同步电机的驱动。针对永磁同步电机参数摄动及外界扰动等问题,设计终端滑模控制与非线性干扰观测器相结合的电机控制方法。（3）针对机械框架的角速度闭环,考虑传统终端滑模控制方法在趋近速度方面的缺陷,改进趋近律设计,在提升系统收敛速度的同时,削弱终端滑模控制引起的抖振。设计高阶终端滑模观测器进一步提升系统的抗扰性能。（4）为进一步提升...
【文章页数】：111 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 引言
1.1 课题研究背景及意义
1.2 机载光电载荷研究现状
1.2.1 国内外机载光电载荷发展现状
1.2.2 载荷框架驱动发展及研究现状
1.2.3 二级稳定技术发展及研究现状
1.3 相关控制方法研究现状
1.3.1 内回路干扰抑制算法
1.3.2 非线性反馈控制器设计
1.3.3 终端滑模控制
1.4 研究内容及章节安排
第2章 机载光电载荷系统分析及建模
2.1 机载光电载荷工作原理及结构分析
2.1.1 机载光电载荷工作原理
2.1.2 机载光电载荷结构分析
2.2 机载光电载荷系统建模
2.3 机载光电载荷扰动分析
2.3.1 内部扰动
2.3.2 外部扰动
2.4 二级稳定系统建模及分析
2.5 本章小结
第3章 基于终端滑模的永磁同步电机驱动控制
3.1 问题描述
3.2 永磁同步电机的结构
3.3 永磁同步电机数学模型
3.3.1 PMSM在静止坐标系下的数学模型
3.3.2 PMSM在旋转坐标系下的数学模型
3.4 永磁同步电机矢量控制原理
3.4.1 矢量控制
3.4.2 空间矢量脉宽调制技术
3.5 基于终端滑模的永磁同步电机控制器设计
3.5.1 终端滑模控制器设计
3.5.2 非线性干扰观测器设计
3.6 仿真实验
3.7 本章小结
第4章 机载光电载荷机械框架的终端滑模控制
4.1 问题描述
4.2 终端滑模新型趋近律设计
4.3 高阶终端滑模观测器设计
4.4 仿真与实验
4.4.1 仿真验证
4.4.2 实验验证
4.5 本章小结
第5章 压电快速反射镜的有限时间控制
5.1 问题描述
5.2 压电陶瓷执行器建模
5.2.1 迟滞Bouc-Wen模型及参数辨识
5.2.2 模型验证
5.3 终端滑模控制器设计
5.4 新型控制器设计
5.4.1 高阶终端滑模迟滞观测器设计
5.4.2 新型终端滑模控制器设计
5.5 实验验证
5.5.1 实验装置
5.5.2 实验结果
5.6 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 全文工作总结
6.2 论文主要创新点
6.3 研究展望
参考文献
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]波动载荷下滑动电接触摩擦力建模[J]. 陈忠华,党伟,时光,王喜利,刘福升. 电工技术学报. 2019(24)
[2]机载光电稳瞄平台的扰动观测分数阶控制方法[J]. 王春阳,孙靖,肖博,刘雪莲. 控制与决策. 2020(08)
[3]机载光电探测系统二级稳定控制分析[J]. 王诚,闯家亮,李江勇,杨百剑,严子奕. 激光与红外. 2019(04)
[4]基于非光滑控制技术的电动汽车直接横摆力矩控制[J]. 叶慧,李国政,丁世宏,江浩斌. 江苏大学学报(自然科学版). 2018(06)
[5]机载光电载荷视轴指向控制技术综述[J]. 车鑫,贾平,田大鹏. 光学精密工程. 2018(07)
[6]机载光电载荷装备发展与关键技术[J]. 吉书鹏. 航空兵器. 2017(06)
[7]光电跟踪系统快速捕获时间最优滑模控制技术[J]. 程龙,陈娟,陈茂胜,王卫兵,王挺峰,郭劲. 光学精密工程. 2017(01)
[8]基于扰动观测器的光电稳定平台摩擦补偿策略[J]. 晋超琼,张葆,李贤涛,申帅,朱枫. 吉林大学学报(工学版). 2017(06)
[9]基于LuGre模型的航空光电稳定平台的摩擦力矩补偿[J]. 晋超琼,张葆,李贤涛,申帅,朱枫. 科学技术与工程. 2016(30)
[10]一种连续非奇异快速终端滑模控制方法[J]. 冒建亮,李奇,朱海荣. 控制与决策. 2016(10)
博士论文
[1]音圈式大行程快速反射镜及其视轴稳定技术研究[D]. 张士涛.中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所) 2019
[2]滑模变结构控制在机载光电平台中的应用研究[D]. 周占民.中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所) 2019
[3]基于快速反射镜的高精度、宽频带扫描像移补偿技术研究[D]. 孙崇尚.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2016
[4]非光滑控制理论及其在飞行器系统中的应用研究[D]. 兰奇逊.东南大学 2016
[5]航空光电稳定平台扰动抑制技术的研究[D]. 李贤涛.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
[6]具有鲁棒性的最优干扰观测器的系统性设计及其应用[D]. 尹正男.上海交通大学 2012
硕士论文
[1]光电跟踪系统永磁同步电机快速捕获控制技术研究[D]. 程龙.长春工业大学 2016
本文编号：3668460
【文章页数】：111 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 引言
1.1 课题研究背景及意义
1.2 机载光电载荷研究现状
1.2.1 国内外机载光电载荷发展现状
1.2.2 载荷框架驱动发展及研究现状
1.2.3 二级稳定技术发展及研究现状
1.3 相关控制方法研究现状
1.3.1 内回路干扰抑制算法
1.3.2 非线性反馈控制器设计
1.3.3 终端滑模控制
1.4 研究内容及章节安排
第2章 机载光电载荷系统分析及建模
2.1 机载光电载荷工作原理及结构分析
2.1.1 机载光电载荷工作原理
2.1.2 机载光电载荷结构分析
2.2 机载光电载荷系统建模
2.3 机载光电载荷扰动分析
2.3.1 内部扰动
2.3.2 外部扰动
2.4 二级稳定系统建模及分析
2.5 本章小结
第3章 基于终端滑模的永磁同步电机驱动控制
3.1 问题描述
3.2 永磁同步电机的结构
3.3 永磁同步电机数学模型
3.3.1 PMSM在静止坐标系下的数学模型
3.3.2 PMSM在旋转坐标系下的数学模型
3.4 永磁同步电机矢量控制原理
3.4.1 矢量控制
3.4.2 空间矢量脉宽调制技术
3.5 基于终端滑模的永磁同步电机控制器设计
3.5.1 终端滑模控制器设计
3.5.2 非线性干扰观测器设计
3.6 仿真实验
3.7 本章小结
第4章 机载光电载荷机械框架的终端滑模控制
4.1 问题描述
4.2 终端滑模新型趋近律设计
4.3 高阶终端滑模观测器设计
4.4 仿真与实验
4.4.1 仿真验证
4.4.2 实验验证
4.5 本章小结
第5章 压电快速反射镜的有限时间控制
5.1 问题描述
5.2 压电陶瓷执行器建模
5.2.1 迟滞Bouc-Wen模型及参数辨识
5.2.2 模型验证
5.3 终端滑模控制器设计
5.4 新型控制器设计
5.4.1 高阶终端滑模迟滞观测器设计
5.4.2 新型终端滑模控制器设计
5.5 实验验证
5.5.1 实验装置
5.5.2 实验结果
5.6 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 全文工作总结
6.2 论文主要创新点
6.3 研究展望
参考文献
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]波动载荷下滑动电接触摩擦力建模[J]. 陈忠华,党伟,时光,王喜利,刘福升. 电工技术学报. 2019(24)
[2]机载光电稳瞄平台的扰动观测分数阶控制方法[J]. 王春阳,孙靖,肖博,刘雪莲. 控制与决策. 2020(08)
[3]机载光电探测系统二级稳定控制分析[J]. 王诚,闯家亮,李江勇,杨百剑,严子奕. 激光与红外. 2019(04)
[4]基于非光滑控制技术的电动汽车直接横摆力矩控制[J]. 叶慧,李国政,丁世宏,江浩斌. 江苏大学学报(自然科学版). 2018(06)
[5]机载光电载荷视轴指向控制技术综述[J]. 车鑫,贾平,田大鹏. 光学精密工程. 2018(07)
[6]机载光电载荷装备发展与关键技术[J]. 吉书鹏. 航空兵器. 2017(06)
[7]光电跟踪系统快速捕获时间最优滑模控制技术[J]. 程龙,陈娟,陈茂胜,王卫兵,王挺峰,郭劲. 光学精密工程. 2017(01)
[8]基于扰动观测器的光电稳定平台摩擦补偿策略[J]. 晋超琼,张葆,李贤涛,申帅,朱枫. 吉林大学学报(工学版). 2017(06)
[9]基于LuGre模型的航空光电稳定平台的摩擦力矩补偿[J]. 晋超琼,张葆,李贤涛,申帅,朱枫. 科学技术与工程. 2016(30)
[10]一种连续非奇异快速终端滑模控制方法[J]. 冒建亮,李奇,朱海荣. 控制与决策. 2016(10)
博士论文
[1]音圈式大行程快速反射镜及其视轴稳定技术研究[D]. 张士涛.中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所) 2019
[2]滑模变结构控制在机载光电平台中的应用研究[D]. 周占民.中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所) 2019
[3]基于快速反射镜的高精度、宽频带扫描像移补偿技术研究[D]. 孙崇尚.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2016
[4]非光滑控制理论及其在飞行器系统中的应用研究[D]. 兰奇逊.东南大学 2016
[5]航空光电稳定平台扰动抑制技术的研究[D]. 李贤涛.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
[6]具有鲁棒性的最优干扰观测器的系统性设计及其应用[D]. 尹正男.上海交通大学 2012
硕士论文
[1]光电跟踪系统永磁同步电机快速捕获控制技术研究[D]. 程龙.长春工业大学 2016
本文编号：3668460
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