光电稳定跟踪装置的控制系统设计 被引量：39

1

作者 张智永 范大鹏 范世珣 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期681-688,共8页

给出了一类光电稳定跟踪装置的框架伺服控制方案,重点研究了速率稳定环的设计过程,使用dSPACE半实物仿真系统进行了速率回路开环特性的模型辨识和高阶滞后超前控制器设计,对于数字化频率特性测试时产生的相位滞后现象进行了理论推导,并... 给出了一类光电稳定跟踪装置的框架伺服控制方案,重点研究了速率稳定环的设计过程,使用dSPACE半实物仿真系统进行了速率回路开环特性的模型辨识和高阶滞后超前控制器设计,对于数字化频率特性测试时产生的相位滞后现象进行了理论推导,并提出了相位补偿公式。对于经典控制器可能遇到的精度不足的问题,介绍了相应的非线性补偿方法。针对伺服系统的位置跟踪环和速度稳定环在频域存在的耦合现象,深入分析了产生频域耦合的原因和相应的解耦设计方法,提出了此类系统位置跟踪环和速度稳定环的理想设计模型。在此基础上讨论了姿态干扰隔离度的概念,推导了隔离度的计算公式。对系统工作过程中可能遇到的5种典型情况进行了仿真试验,仿真结果验证了有关概念的正确性。 展开更多

关键词 光电稳定跟踪装置 伺服系统 位置跟踪 陀螺稳定 隔离度

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光电稳定跟踪装置的稳定机理分析研究 被引量：38

2

作者 范大鹏 张智永 +1 位作者 范世珣 李岩 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期673-680,共8页

介绍了一类使用微机电速率陀螺组合、具有全稳定功能、且无天顶跟踪盲锥区的新型高精度三轴光电稳定跟踪装置的稳定机理。首先分析了该类装置中的坐标系及其相互之间的关系,然后运用多体力学的方法推导了该类装置的运动学方程,得出了三... 介绍了一类使用微机电速率陀螺组合、具有全稳定功能、且无天顶跟踪盲锥区的新型高精度三轴光电稳定跟踪装置的稳定机理。首先分析了该类装置中的坐标系及其相互之间的关系,然后运用多体力学的方法推导了该类装置的运动学方程,得出了三轴平台式速率稳定装置的数学模型。该模型表明,实现三轴全姿态稳定,不同的陀螺安装方法有不同的优缺点。研究了由于瞄准线稳定误差带来的图像相对运动和变形情况,分析了瞄准线稳定精度对图像稳定精度的影响。结果表明,两轴稳定装置绕轴线的旋转会造成比较大的图像稳定误差,而三轴稳定装置可以有效抑制绕轴旋转误差,从而达到较高的图像稳定精度。 展开更多

关键词 光电稳定跟踪装置 瞄准线 陀螺稳定 图像稳定 精度

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快速反射镜两轴柔性支承设计 被引量：39

3

作者 鲁亚飞 范大鹏 +2 位作者 范世珣 张智永 周擎坤 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第12期2574-2582,共9页

提出了基于集中柔度的柔性铰链单元的柔性支承结构,研究了这种柔性支承静动态特性的设计过程和设计方法。首先,从快速反射镜的工作机理出发,分析了系统对柔性支承的特性要求;然后,结合现有两种柔性支承结构的特点,提出基于集中柔度的柔... 提出了基于集中柔度的柔性铰链单元的柔性支承结构,研究了这种柔性支承静动态特性的设计过程和设计方法。首先,从快速反射镜的工作机理出发,分析了系统对柔性支承的特性要求;然后,结合现有两种柔性支承结构的特点,提出基于集中柔度的柔性铰链单元的柔性支承设计;在分析单个柔性铰链刚度特性的基础上,研究了两轴柔性支承的设计方法;最后,以通光口径为Φ90 mm、行程为±2 mrad、工作带宽为300 Hz的两轴快速反射镜为例,进行了两轴柔性支承的设计和特性计算。基于dSPACE半实物仿真系统建立了两轴柔性支承特性实验,对柔性支承的转动刚度进行测试,并对由设计的柔性支承组成的快速反射镜系统的控制性能进行分析。实验结果显示:设计的快速反射镜系统的一阶机械响应频率为78 Hz,闭环控制带宽为340 Hz,满足设计要求,表明基于集中柔度的柔性铰链单元的柔性支承可以满足行程若干mrad,工作带宽数百Hz的两轴快速反射镜的应用需求,且具有加工工艺性好,转动中心稳定等优点。 展开更多

关键词 快速反射镜 柔性支承 柔性铰链 特性设计

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基于动力学模型的快速反射镜设计 被引量：30

4

作者 黑沫 鲁亚飞 +2 位作者 张智永 范大鹏 夏年中 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期53-61,共9页

为了实现快速反射镜系统(FSM)的性能预测和快速设计,建立了两轴FSM的动力学模型,并提出了基于该动力学模型的FSM设计方法。介绍了FSM的结构与工作原理,推导了FSM的理想动力学模型,分析了FSM的高阶谐振和轴间耦合,建立了二自由度FSM整体... 为了实现快速反射镜系统(FSM)的性能预测和快速设计,建立了两轴FSM的动力学模型,并提出了基于该动力学模型的FSM设计方法。介绍了FSM的结构与工作原理,推导了FSM的理想动力学模型,分析了FSM的高阶谐振和轴间耦合,建立了二自由度FSM整体模型。基于该模型,设计了某型FSM的主要参数,并进行了性能仿真。根据所设计的参数制作了FSM试验样机,测试了样机性能。试验结果表明:模型性能仿真结果与试验样机测试结果基本一致,系统带宽达到250Hz以上,调节时间小于15ms,超调量小于8%,定位精度优于20μrad。结果表明,设计的FSM样机性能满足指标要求,验证了该设计方法的有效性和正确性。 展开更多

关键词 快速反射镜 快速设计 激光束控制 动力学建模

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微机电陀螺零点漂移数据滤波方法的研究 被引量：23

5

作者 张智永 范大鹏 +1 位作者 李凯 张文博 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2006年第4期67-69,共3页

微机电石英音叉陀螺虽然有突出的优点,但也存在噪声比较大的缺点。普通的数字滤波方法通常会造成比较大的滞后,减小了系统的相位裕度,而且对截止频率以内的噪声不起作用。作者在对石英音叉陀螺零点漂移数据建立时间序列模型(AR模型)的... 微机电石英音叉陀螺虽然有突出的优点,但也存在噪声比较大的缺点。普通的数字滤波方法通常会造成比较大的滞后,减小了系统的相位裕度,而且对截止频率以内的噪声不起作用。作者在对石英音叉陀螺零点漂移数据建立时间序列模型(AR模型)的基础上,采用卡尔曼滤波算法对石英音叉陀螺的漂移数据进行了处理。仿真实验表明,所采用的滤波方法合理有效。 展开更多

关键词 石英音叉陀螺 AR模型 卡尔曼滤波 零点漂移

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光电探测系统指向误差分析、建模与修正 被引量：26

6

作者 张智永 周晓尧 范大鹏 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期2042-2054,共13页

针对光电探测系统(EODS)的高精度指向要求,提出一种基于半参数回归模型(SPRM)的改进算法。全面分析了误差来源,如光学系统的光轴一致性误差、机械框架的垂直度和回转误差、控制系统的稳定跟踪误差等,采用多体系统运动学理论,建立了具有... 针对光电探测系统(EODS)的高精度指向要求,提出一种基于半参数回归模型(SPRM)的改进算法。全面分析了误差来源,如光学系统的光轴一致性误差、机械框架的垂直度和回转误差、控制系统的稳定跟踪误差等,采用多体系统运动学理论,建立了具有明确物理意义的指向误差线性模型。同时,针对系统中的非线性误差因素,提出了半参数回归模型改进算法。数值仿真表明:改进算法能够很好地抑制测量数据中非线性误差的干扰,参数辨识精度优于0.6″;转台实验表明:修正后,系统的指向精度从23.41″提高到2.00″。 展开更多

关键词 光电探测系统 指向误差 误差分析 多体系统建模 线性模型 半参数回归模型

原文传递

基于网络的分布式远程实验系统体系结构与技术 被引量：12

7

作者 明德祥 张智永 王跃科 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2002年第9期104-106,共3页

文中提出了具有开放互联能力的分布式远程实验系统体系结构 ,并分析了创建基于网络的分布式远程实验系统的关键技术。

关键词 分布式远程实验系统 体系结构 中心服务器 实验服务器 标定服务器 网络技术 广域网

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三轴磁罗盘高精度误差补偿算法研究 被引量：7

8

作者 李珊 范大鹏 +1 位作者 张智永 董强 《传感器世界》 2005年第9期19-22,共4页

介绍了倾斜补偿下三轴磁航向测量的基本原理,分析了航向误差的形成原因。根据罗差分解和正交修正基准轴的概念,本文提出了一种基于二次正交修正的高精度磁航向误差补偿算法,该方法具有补偿精度高,算法简单等优点。文章给出了该算法应用... 介绍了倾斜补偿下三轴磁航向测量的基本原理,分析了航向误差的形成原因。根据罗差分解和正交修正基准轴的概念,本文提出了一种基于二次正交修正的高精度磁航向误差补偿算法,该方法具有补偿精度高,算法简单等优点。文章给出了该算法应用于HMR2300型磁罗盘进行航向测量的实验结果,说明了该算法的可行性和有效性。 展开更多

关键词 航向测量 罗差分解 正交修正 误差补偿

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光电稳定跟踪装置中微机电陀螺应用研究 被引量：12

9

作者 张文博 范大鹏 +1 位作者 张智永 李凯 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期689-696,共8页

以微机电陀螺在高精度光电稳定跟踪装置中的应用为背景,研究了陀螺输出噪声对光电稳定跟踪平台精度的影响。结果表明,陀螺噪声会引起平台基准轴的抖动和缓慢漂移。根据微机电陀螺的实测数据,分析了其噪声特性。基于AR模型建立了微机电... 以微机电陀螺在高精度光电稳定跟踪装置中的应用为背景,研究了陀螺输出噪声对光电稳定跟踪平台精度的影响。结果表明,陀螺噪声会引起平台基准轴的抖动和缓慢漂移。根据微机电陀螺的实测数据,分析了其噪声特性。基于AR模型建立了微机电陀螺的噪声统计模型。研究了基于Kalman滤波的陀螺去噪算法,给出了去噪结果,分析了该算法不能够取得较好滤波效果的原因。针对Kalman滤波在微机电陀螺信号低频去噪方面的局限性,将基于阈值决策的小波去噪方法应用于微机电陀螺的信号处理中,给出了滤波结果。实测结果表明由于后者不依赖于噪声的精确模型,可根据噪声在不同频段的统计特性采用阈值决策滤波,具有更好的抑噪效果。最后给出了两种滤波算法的比较。 展开更多

关键词 光电稳定跟踪装置 微机电陀螺 噪声 谱密度 AR模型 卡尔曼滤波 小波变换 阈值决策

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光电伺服控制系统多回路内模控制器分析与设计 被引量：11

10

作者 周晓尧 范大鹏 +1 位作者 张智永 张文博 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2011年第10期2020-2027,共8页

针对光电稳定平台中伺服控制系统的模型不确定性、内外部扰动和传感器误差等各项因素,提出基于多回路、双自由度内模控制的稳定环控制器设计方法,实现对各项误差因素的控制器分层设计。首先,对伺服控制系统的单回路控制结构和多回路内... 针对光电稳定平台中伺服控制系统的模型不确定性、内外部扰动和传感器误差等各项因素,提出基于多回路、双自由度内模控制的稳定环控制器设计方法,实现对各项误差因素的控制器分层设计。首先,对伺服控制系统的单回路控制结构和多回路内模控制结构进行描述,并深入分析了两者的误差扰动和模型扰动抑制性能;然后,详细讨论了多回路内模控制结构中,电流环、速度环和稳定环控制器的详细设计过程,并给出基于双DSP的伺服控制系统硬件电路设计和软件流程实现。最后,系统的时域特性实验和载体姿态扰动、摩擦力矩干扰、模型参数摄动实验表明:多回路内模控制结构具有良好的指令跟踪精度、扰动抑制性能和鲁棒特性,最终的稳定精度达到0.006°(0.1 mrad)。 展开更多

关键词 光电伺服控制 多回路 双自由度内模控制 控制器设计

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陀螺安装误差影响视轴稳定平台精度的机理研究 被引量：10

11

作者 李岩 张智永 范大鹏 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第9期10-15,29,共7页

针对陀螺安装误差影响视轴稳定平台精度的问题,深入研究了其影响的作用机理及程度。以两轴稳定平台为具体对象,应用PIOGRAM图方法,讨论了安装误差对陀螺敏感量的运动学影响。并对陀螺安装误差影响系统精度以某实际模型为例进行了仿真分... 针对陀螺安装误差影响视轴稳定平台精度的问题,深入研究了其影响的作用机理及程度。以两轴稳定平台为具体对象,应用PIOGRAM图方法,讨论了安装误差对陀螺敏感量的运动学影响。并对陀螺安装误差影响系统精度以某实际模型为例进行了仿真分析,得出了其对稳定精度影响更为具体的解释。这对陀螺安装误差的标定、机构设计中安装面精度的取定以及误差分配等都具有参考作用。 展开更多

关键词 视轴稳定平台 稳定精度 陀螺 安装误差

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精密光路偏转及焦距调整机构的发展 被引量：10

12

作者 朱华征 范大鹏 +1 位作者 张智永 范世珣 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2009年第10期1028-1033,共6页

介绍了压电陶瓷和音圈电机在精密光路偏转和焦距调整机构的原理和发展状况;分析了偏转与调焦机构的主要结构形式、驱动特点及其在精密偏转与调焦机构中的应用前景;指出了需要进一步开展研究的关键技术。

关键词 快速反射镜 偏转机构 压电陶瓷 调焦机构 直线电机

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导引头伺服机构的控制系统分析与设计 被引量：9

13

作者 张智永 周晓尧 +1 位作者 范大鹏 张文博 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2012年第2期494-499,共6页

针对导引头伺服装置的特点,推导了装置在搜索和跟踪工作模式下的输入输出特性,并重点分析了在这两种工作模式下,装置指令跟踪性能和扰动隔离性能之间的差异,指出了传统的只考虑陀螺稳定回路的系统隔离度指标确定与测试方法的局限性,同... 针对导引头伺服装置的特点,推导了装置在搜索和跟踪工作模式下的输入输出特性,并重点分析了在这两种工作模式下,装置指令跟踪性能和扰动隔离性能之间的差异,指出了传统的只考虑陀螺稳定回路的系统隔离度指标确定与测试方法的局限性,同时提出了采用位置回路补偿陀螺随机漂移误差的方法。该研究为导引头伺服装置,以及其相关光电稳定跟踪装置的陀螺选型、控制系统设计及性能指标测试提供了参考和理论依据。 展开更多

关键词 导引头伺服装置 陀螺稳定 控制系统 图像跟踪器

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升降式光电探测平台定位原理与误差分析 被引量：9

14

作者 周晓尧 范大鹏 张智永 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期1416-1422,共7页

针对升降式光电探测平台的高精度目标定位要求,提出了一种基于多体系统理论的误差分析与建模方法。在系统总体结构的基础上,采用低序体阵列和齐次坐标变换矩阵,分别描述系统的拓扑结构和各坐标系之间的转换关系。同时,详细分析了各项误... 针对升降式光电探测平台的高精度目标定位要求,提出了一种基于多体系统理论的误差分析与建模方法。在系统总体结构的基础上,采用低序体阵列和齐次坐标变换矩阵,分别描述系统的拓扑结构和各坐标系之间的转换关系。同时,详细分析了各项误差因素的特性和产生机理,建立目标定位误差模型,并给出误差概率分布列表。Monte Carlo仿真实验表明:影响定位精度的主要因素为轴系零位误差、光轴一致性误差、轴系垂直度误差、姿态测量组合和传递装置安装误差。外场实验表明:误差校准后,系统的最终测角精度优于0.07°。 展开更多

关键词 光电探测平台 目标定位 误差分析 误差建模

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机电装置频率特性的数字化测试方法研究 被引量：8

15

作者 范世珣 范大鹏 +1 位作者 张智永 孙海洋 《动力学与控制学报》 2007年第1期92-96,共5页

机电装置的动力学模型是研究装置特性、开展控制器设计的基础.本文对机电控制系统设计中的实验建模问题进行了研究.提出了使用dSPACE半实物仿真系统进行机电装置频域特性测试和模型辨识的数字化测试方法,从理论上推导了频响函数的最佳... 机电装置的动力学模型是研究装置特性、开展控制器设计的基础.本文对机电控制系统设计中的实验建模问题进行了研究.提出了使用dSPACE半实物仿真系统进行机电装置频域特性测试和模型辨识的数字化测试方法,从理论上推导了频响函数的最佳估计原理,从实际上分析了测试参数的选取原则,并给出了实验和分析结果.使用该方法可以方便地得到被测系统的频率特性曲线和传递函数解析式,并能将模型参数导入Matlab控制工具箱进行控制器的设计,为进一步开展机电装置的动力学和控制综合优化问题提供了有效手段. 展开更多

关键词 频率特性 数字化测试 DSPACE MATLAB/SIMULINK

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摩擦对稳定跟踪平台低速性能影响的研究 被引量：5

16

作者 周擎坤 范大鹏 张智永 《机械与电子》 2005年第12期21-23,共3页

以某型直升机驾驶员夜视系统稳定跟踪平台伺服系统设计为背景,针对系统中存在的非线性摩擦影响,着眼于摩擦模型、二质量伺服系统模型以及摩擦补偿问题,从理论上进行了探讨.

关键词 伺服系统 稳定跟踪平台 摩擦模型 二质量

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基于车载卫星天线稳定系统的电平圆锥扫描算法研究 被引量：3

17

作者 王继东 罗武胜 +1 位作者 张智永 周春雷 《电子技术应用》 北大核心 2006年第5期128-130,共3页

针对陀螺长期漂移,系统无法长时间保持天线波束指向不变的问题,提出了电平扫描的补偿方法。比较了几种扫描方式,对圆锥扫描算法的理论推导、Matlab仿真和极化轴实现进行了详细阐述,并将圆锥扫描算法应用于系统初始对准和移动跟踪,对实... 针对陀螺长期漂移,系统无法长时间保持天线波束指向不变的问题,提出了电平扫描的补偿方法。比较了几种扫描方式,对圆锥扫描算法的理论推导、Matlab仿真和极化轴实现进行了详细阐述,并将圆锥扫描算法应用于系统初始对准和移动跟踪,对实际采用的控制方式进行了介绍,对算法效能和实验结果进行了评估。 展开更多

关键词 车载卫星天线稳定系统 圆锥扫描 陀螺 跟踪

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光电探测伺服系统设计与制造:挑战与对策 被引量：5

18

作者 范大鹏 鲁亚飞 +2 位作者 范世珣 洪华杰 张智永 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2011年第3期377-384,共8页

随着光电探测与制导伺服机构对精度和响应速度要求的提高,传统伺服机构中诸如间隙、空回、磨损及摩擦等现象逐渐成为制约系统性能提高的主要因素。分析了高精密光电探测装备在车辆、舰船、飞机等载体上应用现状与未来需求,指出了光电探... 随着光电探测与制导伺服机构对精度和响应速度要求的提高,传统伺服机构中诸如间隙、空回、磨损及摩擦等现象逐渐成为制约系统性能提高的主要因素。分析了高精密光电探测装备在车辆、舰船、飞机等载体上应用现状与未来需求,指出了光电探测装备伺服机构技术发展中面临的挑战和设计制造瓶颈,阐述了加强对精密传动机构的精度与动力学特性分析、机构制造、机械与控制集成设计方法等方面研究的重要性,并针对影响伺服机构性能的若干重要问题,提出了相应的研究策略与思路。 展开更多

关键词 光电探测 伺服机构 机构控制集成设计

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高分子化工材料的应用现状及发展趋势

19

作者 宋晓明 张智永 《现代盐化工》 2024年第2期4-5,8,共3页

高分子化工材料因为轻质、高强、易加工等优异特性,在各个领域得到了广泛应用,推动了社会的进步和科技的发展。它们不仅改变了我们的日常生活,还对环境保护、能源利用和人类健康等方面产生了深远的影响。随着全球经济的发展和环境保护... 高分子化工材料因为轻质、高强、易加工等优异特性,在各个领域得到了广泛应用,推动了社会的进步和科技的发展。它们不仅改变了我们的日常生活,还对环境保护、能源利用和人类健康等方面产生了深远的影响。随着全球经济的发展和环境保护意识的增强,高分子材料的发展也正朝着更加绿色、可持续的方向迈进。同时,新兴技术的应用,如纳米技术、生物技术等,为高分子材料的创新与应用提供了新的机遇。 展开更多

关键词 高分子化工材料 绿色化 智能化 生物基材料 可降解性

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基于高分子材料合成与应用的绿色化工发展探讨

20

作者 张智永 宋晓明 《现代盐化工》 2024年第3期3-5,共3页

基于高分子材料合成与应用的绿色化工发展研究,旨在探讨可生物降解的高分子材料,如聚乳酸(polylactic acid,PLA)和聚羟基脂肪酸酯(Polyhydroxylated fatty acid esters,PHA)的合成与应用。介绍了绿色化工的发展背景和高分子材料在其中... 基于高分子材料合成与应用的绿色化工发展研究,旨在探讨可生物降解的高分子材料,如聚乳酸(polylactic acid,PLA)和聚羟基脂肪酸酯(Polyhydroxylated fatty acid esters,PHA)的合成与应用。介绍了绿色化工的发展背景和高分子材料在其中的重要性,阐述了可生物降解的高分子材料的合成,包括PLA、PHA、基于植物资源的高分子材料和基于废弃资源的高分子材料,分析了高分子材料在包装材料、生物医学材料、汽车轻量化材料和建筑材料等方面的应用,探讨了绿色化工中的高分子材料合成与应用所面临的挑战与机遇,包括合成技术的优化、应用领域的拓展以及环境与经济的可持续性发展。 展开更多

关键词 绿色化工 高分子材料 合成 应用

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