车载光电跟瞄设备主动隔振系统设计

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:oa001
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光电跟瞄设备工作时对其支撑平台在振动环境下的稳定性要求很高,将设备安放在车载平台上时,可以提高系统的灵活性,获取更多的信息,但车载环境的随机振动及冲击将影响系统的正常工作,使系统的成像质量下降,严重时将丢失目标,甚至对系统的电子元器件造成损坏。采用陀螺稳定平台对视轴进行稳定控制,虽然精度较高,但不适宜于宽频的随机振动。被动隔振在中高频隔振有较好的效果,但低频带的放大无法避免。即使结合被动隔振与陀螺稳定平台,仍有所不足。为此,本文对光电跟瞄设备在车载运输过程中所受到的振动情况进行了分析,并设计了一套相应的主动隔振系统。   本文结合ATP系统的稳定跟踪能力,提出了基于磁流变阻尼器和模糊PID控制算法的二级主动隔振系统。隔振平台设计的重点在于支撑结构设计及减振器的选择。本文首先对常用的几种支撑方式作了详细说明,并采用悬臂式支架对设备进行重心支撑,以较大限度的提高设备稳定性及减小振动耦合。减振器选择方面,在对简化模型进行了详细的参数分析之后,选用了FJ-A150型复合阻尼减振器及艾逊ZTA-175型阻尼弹簧减振器,同时兼顾防冲及减振两方面的要求。主动隔振设计则主要集中在作动器和控制算法上。车载平台随机振动载荷大,频率范围宽,采用磁流变阻尼器及模糊控制算法则可以在一定程度上满足要求。本文提出了线振动与角振动共同隔振的控制方案,将阻尼器安装在支架的四个角点上,对质心及各支撑点的位移、速度反馈,均采用模糊PID控制器计算其所需的控制力,然后叠加为输出控制力信号,一方面来抑制设备的线振动,另一方面来抑制设备平台的角振动。在MATLAB/SIMULINK中编写了模糊PID控制算法,得出了一组控制效果较好的模糊控制规则。   对车载环境的随机振动,采用MS8000微硅电容式加速度传感器及四川托普UDAQ便携式数据采集卡进行了跑车试验。利用ADAMS建立了隔振平台的虚拟样机模型,并针对车载平台多自由度复合振动的情况,提出了一种减振器的建模方法,可以在轴向及与轴向垂直的两个角方向上进行模拟仿真,经过被动隔振试验测试,该模型具有较好的仿真精度。SIMULINK控制系统及ADAMS机械系统的联合仿真表明,二级主动隔振平台在正弦激励、随机激励及冲击激励下,表现出较好的隔振致稳及防冲能力,对后续的工作具有较好的指导作用。
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