柔索傳動輕量化光電吊艙研制.pdf

1、光電吊艙是車載、機載、艦載武器裝備的重要組成部分，主要用于完成目標搜索跟蹤、環(huán)境特征識別、戰(zhàn)場態(tài)勢感知、火力打擊引導等任務。光電吊艙在機載條件下的應用尤為普遍，載機的快速更新?lián)Q代對光電吊艙提出了越來越高的性能要求。近年來，小型飛機尤其是小型無人機迎來了快速發(fā)展，為適應其需求，光電吊艙開始朝體積小、重量輕、功能集成、指向精度高等方向發(fā)展。
　　傳統(tǒng)的傳動方式（如齒輪傳動、鏈傳動）由于存在固有的摩擦、空回、間隙等非線性因素，制約了伺服

2、運動性能的提高，難以滿足光電吊艙的輕量化高精度要求。而柔索傳動這一新型傳動方式具有質量輕、精度高、空回小、布局靈活等優(yōu)點，在精密指向機構中具有良好的應用潛力。本文著眼精密柔索傳動在小尺度平臺的工程應用問題，通過系統(tǒng)設計研制出一款質量小于1kg、穩(wěn)定精度優(yōu)于1mrad的光電吊艙，并結合實際裝置對吊艙的建模與控制問題進行研究。論文的主要工作包括以下幾個部分：
　　1．為明確光電吊艙的工作機理，從穩(wěn)定方式、結構形式、慣性器件等方面分析了

3、光電穩(wěn)定平臺的結構功能特點。結合研制任務書的指標要求進行需求分析和總體方案設計，為后文的詳細設計奠定基礎。
　　2．為明確傳動機構的負載要求，分析了吊艙的載荷特性。在載荷分析的基礎上，按照規(guī)范流程對兩軸柔索傳動機構進行設計，對系統(tǒng)中的關鍵部件進行靜動力學校核，最終確立了輕量化吊艙的機械結構。
　　3．為實現吊艙的伺服控制功能，進行了軟硬件設計，重點分析了電源電路、驅動電路、陀螺信號處理電路的設計過程，開發(fā)了嵌入式軟件，構建了

4、一體化操控終端，形成了完善的功能平臺。
　　4．為全面了解系統(tǒng)的動力學特性，建立了吊艙伺服軸的模型，在建模過程中重點分析了摩擦力矩擾動對速率穩(wěn)定回路的影響，并在 Simulink仿真平臺上采用擾動觀測器對其進行補償。
　　5．為驗證建模和觀測器仿真的效果，依托精密轉臺搭建半實物仿真實驗平臺，采用掃頻方法得到系統(tǒng)的實驗模型，通過對比，檢驗了理論建模和實驗建模的一致性，評估擾動觀測器的摩擦補償效果，最后進行了兩軸穩(wěn)定精度測試，結