[發(fā)明專利]一種兩軸四框架光電轉(zhuǎn)臺控制系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2020-05-19
• 公開（公告）號: CN111338391B
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張海波;代劍峰;李新磊
• 申請（專利權(quán)）人: 北京中星時代科技有限公司
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12
• 代理公司: 重慶百潤洪知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 50219
• 代理人: 劉澤正

本發(fā)明公開一種兩軸四框架光電轉(zhuǎn)臺控制系統(tǒng)，屬于吊艙控制技術(shù)領(lǐng)域，它包括方位軸、俯仰軸、四框架、驅(qū)動器、角位置傳感器、光纖陀螺、攝像裝置、圖像處理模塊、電源模塊和伺服控制器，所述伺服控制器還收集并處理外方位框架、外俯仰框架、內(nèi)方位框架和內(nèi)俯仰框架的角位置信息以及光纖陀螺的慣性空間角速度信息，然后根據(jù)光電轉(zhuǎn)臺的不同工作模式控制外方位電機、外俯仰電機、內(nèi)方位電機和內(nèi)俯仰電機工作。本發(fā)明針對軸系摩擦和其他干擾對控制精度的影響，分別加入摩擦模型和擴張狀態(tài)觀測器，大大提高系統(tǒng)的平臺穩(wěn)定精度，保證視軸的空間穩(wěn)定。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種伺服控制器技術(shù)，屬于控制系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體來說，是一種兩軸四框架光電轉(zhuǎn)臺控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

兩軸四框架光電轉(zhuǎn)臺作為吊艙的一種結(jié)構(gòu)形式，可以使光電轉(zhuǎn)臺具有更大的跟蹤范圍，更好的平臺穩(wěn)定性能與跟蹤精度。兩軸四框架中的“兩軸”指方位軸和俯仰軸，“四框架”指外方位、外俯仰、內(nèi)方位和內(nèi)俯仰四個框架，外框架包圍內(nèi)框架，光電載荷安裝在內(nèi)俯仰框架中，四個框架由外到內(nèi)通過軸承連接。

兩軸四框架與兩軸兩框架相比存在很多優(yōu)點，兩軸四框架吊艙的外框架將內(nèi)框架包裹在內(nèi)部，可部分隔離外部風(fēng)力干擾的影響，從而克服載體運動過程中的摩擦阻力、風(fēng)阻等，內(nèi)框架實現(xiàn)穩(wěn)定功能，內(nèi)框架無需密封等處理，摩擦阻力小、質(zhì)量輕，具有很好的伺服控制特性。

但多框架結(jié)構(gòu)使得其各個框架之間存在耦合現(xiàn)象，需要通過設(shè)計合適的兩軸四框架控制算法來解決內(nèi)外框架聯(lián)動問題，從而對干擾運動起到更佳的隔離作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在針對現(xiàn)有技術(shù)存在的兩軸四框架之間的耦合現(xiàn)象，提供了一種兩軸四框架光電轉(zhuǎn)臺控制系統(tǒng)，使得內(nèi)外框架處于更良好的穩(wěn)定環(huán)境，提高系統(tǒng)的平臺穩(wěn)定精度，保證視軸的空間穩(wěn)定。

為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種兩軸四框架光電轉(zhuǎn)臺控制系統(tǒng)，包括方位軸、俯仰軸、四框架、驅(qū)動器、角位置傳感器、光纖陀螺、攝像裝置、圖像處理模塊、電源模塊和伺服控制器；

所述方位軸和俯仰軸垂直設(shè)置；

所述四框架包括由外到內(nèi)通過方位軸和俯仰軸連接的外方位框架、外俯仰框架、內(nèi)方位框架和內(nèi)俯仰框架；

分別與外方位框架、外俯仰框架、內(nèi)方位框架和內(nèi)俯仰框架對應(yīng)直連并對所述外方位框架、外俯仰框架、內(nèi)方位框架和內(nèi)俯仰框架對應(yīng)直驅(qū)控制的外方位電機、外俯仰電機、內(nèi)方位電機和內(nèi)俯仰電機；

所述驅(qū)動器用于驅(qū)動外方位電機、外俯仰電機、內(nèi)方位電機和內(nèi)俯仰電機工作；

所述角位置傳感器包括分別對外方位框架、外俯仰框架、內(nèi)方位框架和內(nèi)俯仰框架的角位置進行測量的外方位編碼器、外俯仰編碼器、內(nèi)方位編碼器和內(nèi)俯仰編碼器；

所述光纖陀螺用于測量光電載荷視軸的慣性空間角速度；

所述圖像處理模塊用于處理攝像裝置獲取的圖像信息，并將處理數(shù)據(jù)發(fā)送給伺服控制器，伺服控制器根據(jù)光電轉(zhuǎn)臺的不同工作模式發(fā)送指令控制圖像處理模塊和攝像裝置；

所述電源模塊用于對外方位電機、外俯仰電機、內(nèi)方位電機、內(nèi)俯仰電機、驅(qū)動器、角位置傳感器、光纖陀螺、攝像裝置、圖像處理模塊和伺服控制器統(tǒng)一供電；

所述伺服控制器還收集并處理外方位框架、外俯仰框架、內(nèi)方位框架和內(nèi)俯仰框架的角位置信息以及光纖陀螺的慣性空間角速度信息，然后根據(jù)光電轉(zhuǎn)臺的不同工作模式控制外方位電機、外俯仰電機、內(nèi)方位電機和內(nèi)俯仰電機工作，從而保持光電載荷視軸在慣性空間的穩(wěn)定。

進一步，所述外方位電機、外俯仰電機、內(nèi)方位電機和內(nèi)俯仰電機均為無刷電機。