[發(fā)明專利]一種用于吊艙鏡頭的三閉環(huán)伺服穩(wěn)定系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610874516.8
• 申請(qǐng)日: 2016-10-08
• 公開（公告）號(hào): CN107920196A
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉鴻昊;康為民
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱新光光電科技有限公司
• 主分類號(hào): H04N5/232
• 分類號(hào): H04N5/232
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電氣控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于吊艙鏡頭的三閉環(huán)伺服穩(wěn)定系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近年來，無人機(jī)在軍用和民用方面的用途廣泛。無人機(jī)是利用無線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機(jī)。從技術(shù)角度定義可以分為：無人固定翼機(jī)、無人垂直起降機(jī)、無人飛艇、無人直升機(jī)、無人多旋翼飛行器、無人傘翼機(jī)等。軍用方面，無人機(jī)分為偵察機(jī)和靶機(jī)。民用方面，無人機(jī)在航拍、農(nóng)業(yè)、植保、自拍、快遞運(yùn)輸、災(zāi)難救援、觀察野生動(dòng)物、監(jiān)控傳染病、測繪、新聞報(bào)道、電力巡檢、救災(zāi)、影視拍攝等領(lǐng)域均有應(yīng)用，發(fā)達(dá)國家也在積極擴(kuò)展行業(yè)應(yīng)用與發(fā)展無人機(jī)技術(shù)。

無人機(jī)在進(jìn)行偵查及航拍操作時(shí)，通常采用在無人機(jī)上加掛吊艙鏡頭來完成。無人機(jī)在飛行過程中發(fā)生飛行姿態(tài)、飛行方向及飛行速度的改變時(shí)，吊艙拍攝系統(tǒng)在成像過程中會(huì)出現(xiàn)成像邊緣模糊，成像質(zhì)量下降的問題。本發(fā)明提出的一種用于吊艙鏡頭的三閉環(huán)伺服穩(wěn)定系統(tǒng)能夠克服無人機(jī)姿態(tài)變化對(duì)攝像系統(tǒng)的影響，起到穩(wěn)像作用，從而提高成像質(zhì)量，完成拍攝和偵查任務(wù)。發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明克服無人機(jī)在飛行過程中因姿態(tài)變化對(duì)光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量造成影響的問題，提供一種用于吊艙鏡頭的三閉環(huán)伺服穩(wěn)定系統(tǒng)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種用于吊艙鏡頭的三閉環(huán)伺服穩(wěn)定系統(tǒng)，其特征在于系統(tǒng)由航向伺服穩(wěn)定系統(tǒng)、俯仰伺服穩(wěn)定系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成；

所述的航向伺服穩(wěn)定系統(tǒng)和俯仰伺服穩(wěn)定系統(tǒng)都由回轉(zhuǎn)框架、伺服電機(jī)、精密角度位移傳感器和角速度陀螺傳感器組成。

所述的航向伺服穩(wěn)定系統(tǒng)和俯仰伺服穩(wěn)定系統(tǒng)為內(nèi)外環(huán)結(jié)構(gòu)，航向伺服穩(wěn)定系統(tǒng)作為外環(huán)，連接在俯仰伺服穩(wěn)定系統(tǒng)上。

所述的控制系統(tǒng)采用三閉環(huán)的復(fù)合控制方法，由電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)組成：

電流環(huán)由電流傳感器構(gòu)成點(diǎn)樞電流負(fù)反饋，以減小電流電壓波動(dòng)的影響，提高控制力矩的線性度，實(shí)現(xiàn)對(duì)電流的平穩(wěn)控制，不發(fā)生突變。

速度環(huán)主要用于隔離擾動(dòng)，使負(fù)載框架在慣性空間內(nèi)保持穩(wěn)定。

位置環(huán)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)指令的快速、準(zhǔn)確跟蹤。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1．航向伺服穩(wěn)定系統(tǒng)和俯仰伺服穩(wěn)定系統(tǒng)為內(nèi)外環(huán)結(jié)構(gòu)，可以使伺服穩(wěn)定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、重量小。

2．控制系統(tǒng)采用三閉環(huán)的復(fù)合控制方法，解決了無人機(jī)飛行過程中因姿態(tài)變化對(duì)光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量造成影響的問題，起到穩(wěn)像作用。

附圖說明

圖1是三閉環(huán)伺服穩(wěn)定系統(tǒng)組成框圖；

圖2是三閉環(huán)伺服穩(wěn)定系統(tǒng)控制系統(tǒng)框圖；

具體實(shí)施方式

如圖1所示，一種用于吊艙鏡頭的三閉環(huán)伺服穩(wěn)定系統(tǒng)，由航向伺服穩(wěn)定系統(tǒng)、俯仰伺服穩(wěn)定系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。航向伺服穩(wěn)定系統(tǒng)和俯仰伺服穩(wěn)定系統(tǒng)，都由回轉(zhuǎn)框架、伺服電機(jī)、精密角度位移傳感器和角速度陀螺傳感器組成，并且航向伺服穩(wěn)定系統(tǒng)和俯仰伺服穩(wěn)定系統(tǒng)為內(nèi)外環(huán)結(jié)構(gòu)，航向伺服穩(wěn)定系統(tǒng)作為外環(huán)，連接在俯仰伺服穩(wěn)定系統(tǒng)上。兩系統(tǒng)主要用于搭載可見光光學(xué)成像系統(tǒng)及可見光成像探測器，帶動(dòng)光學(xué)鏡頭與CCD探測器組成的攝像系統(tǒng)繞俯仰和航向軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)兩個(gè)方向的成像。

如圖2所示，控制系統(tǒng)采用三閉環(huán)的復(fù)合控制方法，由電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)組成，從三方面解決了無人機(jī)飛行過程中因姿態(tài)變化對(duì)光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量造成影響的問題，起到穩(wěn)像作用，具有提高光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量的優(yōu)點(diǎn)。

電流環(huán)由電流傳感器構(gòu)成點(diǎn)樞電流負(fù)反饋，以減小電流電壓波動(dòng)的影響，提高控制力矩的線性度，實(shí)現(xiàn)對(duì)電流的平穩(wěn)控制，不發(fā)生突變。

速度環(huán)主要用于隔離擾動(dòng)，使負(fù)載框架在慣性空間內(nèi)保持穩(wěn)定。利用速率陀螺的“空間測速機(jī)”功能，構(gòu)成數(shù)字穩(wěn)定環(huán)，由于陀螺儀敏感框架相對(duì)于慣性空間的角速率，平臺(tái)的擾動(dòng)成為穩(wěn)定環(huán)內(nèi)的一個(gè)干擾源，因此可以達(dá)到隔離擾動(dòng)的目的。

位置環(huán)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)指令的快速、準(zhǔn)確跟蹤。由角位置傳感器或者可見光成像跟蹤器構(gòu)成系統(tǒng)主反饋，通過設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)奈恢每刂破鳎纳葡到y(tǒng)的頻率響應(yīng)特性，達(dá)到要求的動(dòng)、靜態(tài)性能。