火控光电仪伺服系统的研制

光电跟踪伺服系统智能控制研究的开题报告一、研究背景随着现代机械自动化程度的不断提高，对精度要求越来越高，常规的传统机械控制已经无法满足现代工业的需要。

光电跟踪技术在工业控制领域中的应用得到越来越广泛的应用。

光电跟踪伺服系统是一种智能化控制系统，可以实现对元件位置的精确跟踪，该系统可以被广泛应用于机器人、自动化生产线等各个领域。

二、研究内容本项目旨在研究光电跟踪伺服系统的智能控制，包括系统的设计、算法开发、控制器硬件设计等方面。

具体研究内容如下：1. 光电跟踪伺服系统的系统设计，包括硬件和软件部分的设计，同时考虑系统的实际应用场景，为实现最佳效果做出合理设计。

2. 光电跟踪伺服系统的控制算法的研究，在系统设计的基础上，开发权重控制算法、模糊控制算法等先进的控制算法。

3. 光电跟踪伺服系统控制器的硬件设计，包括采集系统、控制器设计、控制器的实现等部分。

4. 系统性能测试，对设计的光电跟踪伺服系统进行性能测试，包括跟踪精度、稳定性、可靠性等参数，优化系统设计并提高系统性能。

5. 实际应用实验，在实际工业环境中应用研究的光电跟踪伺服系统，对系统的控制效果进行评估和改进优化。

三、预期结果通过本项目的研究，预期得到以下成果：1. 设计一种高精度、稳定性好的光电跟踪伺服系统。

2. 研究开发出智能化的控制算法，实现高精度元件位置跟踪。

3. 设计出可靠性高、扩展性强的硬件控制方案。

4. 实现跟踪精度高、稳定性好的系统性能。

5. 应用实验结果表明该系统在实际工业环境下具有较好的应用价值。

四、研究方法本研究采用理论分析与实验相结合的方法进行。

1. 理论分析：通过文献调研和理论分析，确定系统的设计原则和算法优化。

2. 实验研究：设计实验验证系统的性能和控制算法的效果。

五、研究工作计划1. 第一年：(1) 对光电跟踪伺服系统进行研究，包括硬件和软件设计的准备工作。

(2) 设计并实现控制算法。

(3) 选择并设计合适的控制器硬件。

舰载火箭炮伺服控制系统设计摘要：本文介绍一种舰载火箭炮伺服控制系统，基于PID控制算法，叠加前馈控制器输出提高控制系统的响应速度，根据fuzzy控制动态调整PID的比例、积分、微分参数保证控制系统的稳态精度，减小系统超调量，该控制系统具有稳定性高、响应速度快、精度高、安全性高等特点。

关键词：伺服控制；PID；fuzzy控制；前馈1.引言火箭炮是舰船武器系统的重要组成部分，火舰炮的控制精度和响应速度直接影响武器系统对目标的打击精度。

舰船武器系统主要包含火控、光瞄、火箭炮、时统等分系统，各分系统通过时统中断对时，火控台则控制各分系统协同工作，确保同一中断周期内的各分系统的数据时效性。

火控台接收光瞄设备提供的目标历史位置、弹道和海况信息解算出发射方位角、俯仰角等信息，火箭炮根据火控台提供的角度信息控制伺服调转。

1.火箭炮控制系统组成和工作原理火箭炮伺服系统分为主控模块、伺服驱动器、采样模块、安全监控模块、发射装置等，主控模块用于接收时统中断和火控台的角度指令，并控制伺服驱动器驱动发射装置调转至目标角度。

采样模块采集发射装置角度，将角度反馈给主控模块。

在调转过程中，安全监控模块实时监控发射装置状态信息，在装置过冲、过载等异常情况下，控制伺服驱动输出抱闸信号，急停发射装置。

火箭炮控制系统组成如图1所示。

图1火箭炮控制系统组成本文讨论的舰载火箭炮使用场景主要如下：1）接收火控台瞄准指令，火箭炮需要快速瞄准静态目标，等待火控台进一步指令；2）接收火控台预瞄准指令，火箭炮预调转至目标附近，根据火控台后续伺服调转指令，动态跟踪目标的运动。

根据以上使用场景，1.控制系统模型传统的PID算法难以同时满足控制系统的动态和稳态特性，为了同时保证火箭炮的响应速度和稳态精度，伺服系统控制模型采用基于PID的fuzzy+前馈控制。

PID控制用于保证火箭炮的稳态跟踪精度，模糊控制和前馈提高火箭炮的响应速度，控制模型结构图如图2所示。

跟踪微分器在光电火控系统中的应用李静;杨文光;武亮明;张建伟【摘要】光电火控系统主要由光电跟踪系统、火控计算机、火炮随动系统组成,光电跟踪系统视频取差器的滞后特性以及火炮随动系统的不平稳性,直接制约着光电火控系统精确跟踪并打击目标的性能.针对上述问题,介绍了非线性跟踪微分器的原理,利用其滤波特性和微分信号提取特性,创造性地提出将其应用于光电火控系统中.仿真和工程试验证明,采用非线性跟踪微分器的系统,在跟踪精度上有明显的提升.【期刊名称】《火力与指挥控制》【年(卷),期】2019(044)003【总页数】4页(P173-175,180)【关键词】光电火控系统;跟踪微分器;跟踪精度【作者】李静;杨文光;武亮明;张建伟【作者单位】北方自动控制技术研究所,太原 030006;北方自动控制技术研究所,太原 030006;北方自动控制技术研究所,太原 030006;北方自动控制技术研究所,太原030006【正文语种】中文【中图分类】TJ380 引言防空高炮光电火控系统（以下简称光电火控系统）主要由光电跟踪系统、火控计算机、火炮随动系统组成[1]。

对于光电跟踪系统，当目标进入探测器视场中，视频取差器会获取目标相对于视场中心的偏差角度，以此偏差量作为误差，控制光电跟踪系统的伺服转台转动以跟踪目标。

由于视频取差器运算、数据传输都需要时间，所以光电跟踪系统所接收到的偏差量其实是滞后的，这直接影响了系统的跟踪性能；火炮随动系统常随动于光电跟踪系统进行，火控机为火炮随动系统提供位置指令驱使其运动，当大系统内存在干扰时，随动很可能将其放大进而无法实现平稳跟踪，进而影响目标的精确打击。

非线性跟踪微分器[2]主要用于解决在带随机噪声的测量信号中，对其进行滤波并且合理提取其微分信号的问题，故跟踪微分器在电动机控制[3]、机器人[4]、飞行器[5]等控制系统中有广泛的应用。

本文利用非线性跟踪微分器，通过光电转台位置与随动位置，得到滤波后的目标位置，以此来驱动随动运动，同时还提取出目标速度，用来对取差量进行预测。

一种光电跟踪伺服控制器的设计与实现以TMS320F28335芯片为伺服控制器核心，设计了一种高精度的伺服控制器。

阐述了光电跟踪伺服系统的硬件组成及其工作原理，着重介绍了伺服控制器的硬件设计，并给出控制电路的原理图。

讨论分析系统的跟踪控制难点，并给出软件解决方法。

实践表明：系统具备稳定性好、精度高、快速响应性好和易调试等特点，达到了预期目标，具有实用价值。

标签：伺服系统；控制器；跟踪系统；DSP1 概述伺服系统又称随动系统，是光电跟踪系统的重要组成部分之一。

光电跟踪伺服系统的工作原理是，当电视或红外摄像机通过图像处理分辨出移动目标，并将目标在视场中与中心点的角度偏差数据传给伺服系统，由伺服系统控制器作数据处理，伺服驱动器通过功率变换控制驱动电机带动光电负载，使电视或红外摄像机的光轴始终瞄准目标，与目标同步运动实现自动跟踪。

伺服系统的精度、稳定性和快速响应性是光电跟踪系统的动态性能和测量精度的重要指标。

跟踪随动系统设计的难点就是如何实现高精度、高稳定性和好的快速响应性。

通常使用的微处理器单片机由于片内资源限制，在数据处理的高运算率和高实时性上已经难以满足现在伺服系统的性能要求。

在随动控制系统中，高性能的DSP已经成为主流控制芯片，逐步取代了单片机。

本设计采用美国德州仪器公司生产的DSP芯片TMS320F28335。

該32位浮点型DSP芯片具有高达150MHz的高速处理能力，它的单指令执行时间最短只有约6.67ns，芯片内部集成了大量电机控制的相关电路资源，并且相比上代DSP具有更高速的数字信号处理能力，能够实时地完成复杂的控制算法。

其片内集成了丰富的电机控制外围部件和电路，简化了控制电路的硬件设计，是一款专为电机控制研发的DSP芯片。

2 系统组成及工作原理该伺服系统主要由控制器、驱动器、伺服电机组、光电编码器、电源及控制保护电路等部分组成[1]，系统组成框图如图1所示。

图1 系统组成框图伺服系统环路设计采用位置环、速度换、电流环三环串级控制方案。

机载火控跟瞄系统设计与仿真张韬;董诗萌;王民钢【摘要】由于载机姿态扰动的存在,机载跟瞄系统需要隔离载机扰动,同时消除光轴与目标视线角之间的误差.文中采用伺服电机作为执行机构,选择速率陀螺和电位计作为传感器.针对跟瞄系统任务需求设计了扰动隔离与精确对准两个回路的控制器,针对伺服系统中存在的非线性摩擦特性设计了摩擦补偿器.仿真结果表明,所设计的跟瞄系统响应迅速,稳定性好,扰动隔离能力强,瞄准误差小,满足一般火控系统的指标要求.【期刊名称】《弹箭与制导学报》【年(卷),期】2016(036)004【总页数】4页(P133-136)【关键词】直升机载火控系统;平台稳定;摩擦补偿【作者】张韬;董诗萌;王民钢【作者单位】西北工业大学航天学院,西安 710072;西北工业大学航天学院,西安710072;西北工业大学航天学院,西安 710072【正文语种】中文【中图分类】TJ765.4火控装置在现代空射武器系统中发挥着极其重要的作用。

在攻击目标时,载机的质心运动和角运动会通过各种方式耦合到火控装置的角位置中。

为了能够克服载机扰动运动的影响,一般使用速率陀螺反馈实现稳定平台来对载机的扰动进行隔离。

火控系统是精密光学-机械系统与高性能探测器的载体,一方面在光电探测器、超精密加工以及惯性传感器等技术上要求较高,另一方面也要对火控系统性能指标及设计原理作深入的分析。

文中首先介绍了机载火控跟瞄系统的组成,随后进行了跟瞄系统的分析与设计。

以单轴情形为例,机载火控跟瞄系统主要由光电系统、控制及伺服系统、发射平台及一系列机械结构组成,如图1。

其中q为目标视线角,ω为减速后的电机轴角速度,ωd为载机扰动运动角速度,Td为扰动力矩,ϑ为平台的空间指向角度。

火控跟瞄系统的主要任务就是在扰动力矩与载机扰动角速度存在的情况下,快速准确的保证发射平台对准目标。

光电系统用来确定目标视线角与光轴的角误差值,给出角位置控制回路的指令信号。

控制系统负责接收角误差值和速率陀螺反馈信号,通过位置环和隔离环的补偿器实现扰动隔离和精确瞄准。

火控雷达伺服系统仿真研究
权渭锋
【期刊名称】《火控雷达技术》
【年(卷),期】2024(53)1
【摘要】某型车载火控雷达以直流力矩电机、光纤陀螺为主要器件构成三闭环控制系统。

本文利用Matlab对此伺服系统的电流环、速度环以及位置环进行了建模及仿真。

最后利用跟踪模拟航路验证了仿真设计的有效性。

【总页数】8页(P108-115)
【作者】权渭锋
【作者单位】中国电子科技集团公司第二十研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TN95
【相关文献】
1.基于HLA的火控雷达网融合控制系统仿真研究
2.舰载火控雷达交流伺服系统仿真分析
3.基于Matlab的火控雷达噪声压制性干扰仿真研究
4.火控雷达抗压制性干扰性能仿真及测试研究
5.战斗机载火控雷达地图测绘仿真算法研究
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河南科技上选择、硬件电路设计、研制和调试、应用软件设计、程序编制、调试、仪表结构设计。

3.仪表性能测定阶段。

测试仪表是否达到第一步设定任务。

图2介绍以上各阶段的开发工作。

三、智能型传感器的开发策略和特点1.智能型传感器的开发策略。

（1）在规定时间内设定超声波发射和回波接收的次数，并求出超声波一次传输时间的平均值。

若在规定时间内，没有收到设定的规定次数有效回波，就认为发射或接收系统异常，并给出显示信息。

（2）结合温度传感器测量当前的温度值，运用有关公式，计算出较为精确的液位数值。

（3）人机交互功能。

液晶显示可方便地观察到当前的液位值，通过按键进行选择三种工作模式。

（4）与外部通讯的功能。

2.智能型超声波液位传感器具有传统超声波传感器不具有的特点。

（1）测量精度较高，测量精度取决于智能传感器控制芯片的计数频率，通过修改计数频率可以修改测量的精度。

另外，传感器的测量精度与温度有关系，该智能型超声波传感器可进行温度补偿，提高了测量的精度。

（2）具有诊断功能。

设定超声波的在1s 接收有效回波10次，若未收到10次有效回波，认为接收或发送系统异常，给出异常信息。

（3）具有计算、补偿功能。

采用一定的算法，将10次测量的结果排序，取中间6位，求其平均值，并将温度值进行补偿计算。

（4）通讯功能。

液位信息为数字量，将数字量转变成4～20mA 模拟量输出，模拟电流量有利于传输，抗干扰能力强；将液位信息通过异步串行通讯传给上位机；以太网数据传输，实现远距离传输液位信息。

智能型传感器具有自动测量、高精度、功能扩展容易、与外部通讯功能，完全能适应工业控制体系的网络化、集成化、智能化发展的要求。

图2智能型传感器应用系统开发开始确定系统功能、性能指标单片机的选择、软硬件的划分硬件结构设计软件结构设计相关器件的选择及逻辑设计算法设计及软件流程设计样机设计加工硬件调试软件调试源程序编写软硬件联机软件固化脱机运行系统开发完成光电跟踪仪伺服系统计算机接收光电传感器送来的目标位置偏差信号，经过一定的算法运算和信号处理后，送伺服控制器驱动转台带动光电传感器，使光电传感器的光轴指向目标，达到自动跟踪目的。

火控雷达伺服控制系统的设计的开题报告一、选题背景及意义随着军事技术的不断发展，火控雷达伺服控制系统在现代军事作战中扮演着不可替代的角色。

该系统主要应用于军事领域中的瞄准、跟踪、导航等领域，可以提高火炮、导弹等武器系统的精度和打击效果，提高作战效能和战斗力。

然而，当前我国尚缺乏高可靠性、高可用性、高性能的火控雷达伺服控制系统，这不仅影响到我军的战斗力和军事实力，在国防安全和军事现代化建设方面也存在一定的问题。

因此，对火控雷达伺服控制系统的设计和研究具有重大的现实意义和深远的历史意义。

二、研究的目的和内容本项目的主要目的是设计一套高可靠性、高可用性、高性能的火控雷达伺服控制系统，以满足我军军事现代化建设的需求。

本项目的研究内容主要包括以下几个方面：（1）研究火控雷达伺服控制系统的工作原理和技术特点。

对火控雷达伺服控制系统的结构、功能和性能进行分析和研究。

（2）设计火控雷达伺服控制系统的硬件结构。

包括设计系统的电路原理图、电路板布局、电路板样板等。

（3）设计火控雷达伺服控制系统的软件结构。

包括设计系统的程序框架、算法设计、代码实现等。

（4）进行系统集成测试，验证设计方案的正确性和可行性。

三、研究的方法和步骤本项目的研究方法主要采用以下几种：（1）理论研究。

通过查阅相关文献和资料，对火控雷达伺服控制系统的技术特点、结构和性能进行研究。

（2）仿真模拟。

利用仿真软件进行仿真模拟，对系统进行设计、测试和验证。

（3）实验研究。

利用实验设备进行实验研究，对系统进行测试和验证。

本项目的研究步骤如下：（1）需求分析。

明确火控雷达伺服控制系统的功能和性能需求。

（2）系统设计。

根据需求分析，设计系统的硬件和软件结构。

（3）系统实现。

根据系统设计，进行电路板制作、代码编程等系统实现工作。

（4）系统测试。

利用仿真软件以及实验设备进行系统测试。

四、预期成果及应用价值通过本项目的研究，预期能够设计出一套高可靠性、高可用性、高性能的火控雷达伺服控制系统，可以为我军装备现代化和军事现代化建设做出贡献。