載荷相機(jī)掃描系統(tǒng)的滑?？刂婆c仿真.pdf

1、高精度光電穩(wěn)定平臺(tái)，運(yùn)行在空天過渡區(qū)，具有很強(qiáng)的生存能力。相比于衛(wèi)星平臺(tái)，采集到的目標(biāo)圖像分辨率更高，具有較強(qiáng)的軍事和商業(yè)應(yīng)用價(jià)值，引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)者廣泛的研究。平臺(tái)載荷相機(jī)的掃描系統(tǒng)通過一種凸輪機(jī)構(gòu)來協(xié)調(diào)圖像采集過程中，電荷耦合元件（Charge-coupled Device，CCD）陣列的運(yùn)動(dòng)，使CCD陣列在來回運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)速段進(jìn)行曝光掃描。掃描系統(tǒng)的硬件構(gòu)成會(huì)在圖像采集過程中，對(duì)力矩電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上施加呈周期特性的擾動(dòng)力矩，影響CCD陣列的

2、穩(wěn)速運(yùn)動(dòng)精度，降低目標(biāo)對(duì)象的成像質(zhì)量。為抑制擾動(dòng)力矩在勻速段對(duì)系統(tǒng)性能的影響，并實(shí)現(xiàn)在CCD陣列運(yùn)動(dòng)的變速段平滑過渡，本文采用滑模變結(jié)構(gòu)控制方法，來實(shí)現(xiàn)對(duì)載荷相機(jī)掃描過程的控制。
　　首先，根據(jù)凸輪及從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，得到作用在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上擾動(dòng)力矩的簡(jiǎn)化模型，對(duì)影響擾動(dòng)大小的因素進(jìn)行分析。聯(lián)合力矩電機(jī)，建立整體模型。將擾動(dòng)力矩轉(zhuǎn)化成擾動(dòng)電壓，得到掃描系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。然后在介紹滑模變結(jié)構(gòu)控制基本原理的基礎(chǔ)上，以二階系統(tǒng)為例，引入了單

3、向輔助滑?？刂频幕驹砗驮O(shè)計(jì)方法。針對(duì)基于指數(shù)趨近律的單向輔助滑?？刂浦?，抖振消除和收斂速度之間的矛盾，提出了一種改進(jìn)的指數(shù)趨近律控制方法。為提高指數(shù)指數(shù)趨近律的單向輔助滑?？刂品椒ǖ臄_動(dòng)抑制能力，并降低系統(tǒng)抖振，設(shè)計(jì)了一種新型的單向輔助面滑?？刂破?。最后將所設(shè)計(jì)的控制器應(yīng)用到相面掃描系統(tǒng)中，并分析切換面參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響。
　　仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文設(shè)計(jì)的新型單向輔助面滑?？刂品椒?，能有效地抑制系統(tǒng)工作過程中的擾動(dòng)，提高了系