田大鹏
- 作品数：17 被引量：93H指数：7
- 供职机构：中国科学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金中国科学院国防科技创新基金国家重点基础研究发展计划更多>>
- 相关领域：自动化与计算机技术航空宇航科学技术机械工程更多>>
- 航空相机像旋补偿双向控制中的内环补偿器设计被引量：3
- 2017年
- 为解决航空相机摆扫成像过程中存在的像旋问题,采用四通道双向控制系统对像旋进行补偿。在系统中,基于鲁棒内环补偿器结构进行了内环补偿器设计。首先利用H∞混合灵敏度优化方法求解鲁棒内环补偿器中的鲁棒控制器,再结合参考模型确定系统的滤波器,进而得到系统化设计的内环补偿器。保证系统鲁棒稳定性的同时尽可能提高干扰抑制性能,进而在两者间折衷提高双向控制像旋补偿精度。实验结果显示,本方法能够有效抑制等效干扰的影响,提高消旋补偿的精度。动态扫描下位置补偿误差的最大值和均方根分别为(1.81×10^(-3))°、(5.224 74×10^(-4))°,与传统设计相比,补偿误差分别减小了41.99%、41.73%,提高了四通道双向控制系统的像旋补偿精度。
- 刘超丁亚林田大鹏杜言鲁孙崇尚
- 关键词：自动控制技术航空相机
- 基于DOB和ZPETC的PWM驱动快速反射镜控制方法研究被引量：9
- 2015年
- 针对高精度音圈电机快速反射镜PWM驱动方法存在的问题,对快速反射镜控制方法进行了研究。设计了基于干扰观测器(disturbance observer,DOB)和零相差跟踪控制器(zero phase error tracking controller,ZPETC)相结合的鲁棒控制方法。通过系统辨识实验建立了音圈电机快速反射镜的动态模型,利用半实物仿真平台对控制系统的动态性能进行了测试,给出了被控对象的实验记录测量数据及其开环幅频特性曲线bode图。研究结果表明,基于干扰观测器和零相差跟踪控制器的控制方法补偿了外部扰动、模型不确定性以及机械非线性等因素对控制系统性能的影响,系统带宽达到150 Hz以上,快速反射镜伺服系统能够满足光电跟踪系统对快速反射镜的快速性和高精度要求,新方法在性能上有显著的提高,在实际工程中具有较高的应用价值。
- 王福超田大鹏王昱棠
- 关键词：音圈电机干扰观测器
- 基于简化干扰观测器的光电平台稳定与评估被引量：15
- 2015年
- 单纯采用经典的比例-积分(proportion integration,PI)校正难以进一步提高航空光电平台惯性稳定性能。本文分析了影响稳定精度的主要因素,设计了基于简化干扰观测器(disturbance observer,DOB)的航空光电平台稳定控制算法。该方法由DOB和PI控制器构成,其中DOB采用陀螺反馈,利用等效变换实现,无需求取被控系统的逆模型。此外,本文提出一种基于隔离度测试的航空光电平台稳定性能评价方法。在实际系统中进行了惯性稳定实验,采用所提出的稳定控制方法获得了10μrad(RMS)的稳定精度,并且采用新方法的隔离度测试结果在30 Hz频带内的姿态扰动下较传统PI控制均有显著的提高。
- 王福超田大鹏王昱棠
- 关键词：干扰观测器隔离度
- 面向机载光电平台的串联球面机构运动学建模与验模被引量：5
- 2020年
- 传统机载光电平台框架结构限制了其载荷比,采用新型串联球面机构可以解决这一问题但缺少运动学模型作为设计支撑。基于D-H参数法,建立面向机载光电平台的串联球面机构正、逆运动学模型;采用MATLAB进行运动学模型的解算,并与多体动力学分析软件ADAMS进行比对验证模型的正确性;搭建了实验装置对实际传感器数据进行采集并进行运动学模型验证实验。实验结果表明,运动学模型在实验装置上的计算值与实测值之间的误差在5%以内且主要来自实验系统的机械加工装调误差和传感器测量误差。建立的模型为基于球面机构的光电平台视轴指向控制等应用研究奠定了基础。
- 王玫羽田大鹏郭立红
- 关键词：运动学模型
- 钢丝绳传动航空光电稳定平台设计被引量：2
- 2020年
- 针对某高光谱相机选择系留气球作为飞行平台的使用要求,设计了一台钢丝绳传动两轴稳定平台,对系留气球在方位和俯仰方向的姿态变化进行角度补偿。稳定平台的方位和俯仰传动机构均采用钢丝绳传动,方位轴和俯仰轴的连续驱动力矩分别为93.6 N·m和117 N·m,两轴的最高转速分别为25(°)/s和20(°)/s。对稳定平台进行了实验室测试,测试结果表明:稳定平台的传动精度为5μrad,传动误差不大于0.7%,方位轴和俯仰轴的开环控制伺服带宽分别为15 Hz和35 Hz,正弦跟踪精度均方根误差值分别为0.0045和0.0043。然后进行了外场飞行试验,稳定平台安装在系留气球底部,俯仰框架上安装35 kg的高光谱相机进行空中对地观测,飞行试验中获取稳定平台陀螺稳定数据,得到方位轴和俯仰轴的稳定精度分别为38.83μrad(RMS)和37.26μrad,满足高光谱相机稳定成像的指标要求。
- 石磊石磊许永森田大鹏田大鹏
- 关键词：航空成像钢丝绳传动系留气球
- 考虑安装基座影响的光电平台等价捷联惯性稳定控制被引量：3
- 2020年
- 采用陀螺仪直接测量光电平台内部载荷的惯性角速度构建反馈,可以在运动载体上控制视轴惯性角速度,实现稳定成像。陀螺捷联惯性稳定控制能够构建前馈,有效提高系统带宽、减小控制误差,但对陀螺安装位置有要求。本文提出了在陀螺直接反馈的机械安装条件下等价捷联稳定的控制方法,并考虑平台基座约束条件建立了动力学模型。该模型显露了光电平台基座安装刚度引入的谐振问题。针对被控对象中的一对谐振和反谐振环节,基于稳定的零极点对消设计滤波器消除谐振。综合利用陀螺直接测量的框架惯性角速度和编码器测量的机械框架相对转角构建等价捷联惯性稳定回路。在等价捷联惯性稳定回路中,采用内回路干扰抑制结合基于逆模型前馈的复合控制方法,有效拓展控制带宽,提高对指令的跟踪精度和对载体姿态晃动的隔离性能。仿真和实验结果表明:该方法有效抑制了安装基座弹性约束力矩的谐振,且与陀螺直接反馈控制相比性能更优。对幅值为1(°)/s、频率为1 Hz的典型正弦角速度指令进行跟踪,均方根误差由1.75(°)/s减小到0.23(°)/s,在1 Hz处扰动隔离度由18%减小到2%。
- 王中石田大鹏田大鹏田大鹏
- 关键词：光电平台动力学建模干扰观测器复合控制
- 正弦振动对航空相机成像影响的分析与验证被引量：3
- 2014年
- 航空相机拍照时,由于受到振动影响成像分辨率会降低。采用动态调制传递函数研究正弦振动对成像的影响,通过基于空间域的计算方法对高频和低频振动的调制传递函数(MTF)进行了分析,指出了曝光时间不等于振动周期整数倍的一般情况时,高频振动对成像质量的影响也具有随机性,但没有低频振动的随机性明显。采用快速反射镜作为振动源进行成像实验,对获得的振动图像使用小波变换提取图像的高频信息。实验中将曝光时间设定为20ms,振动频率为50Hz时,高频信息波动范围仅为0.0582×104,可以认为基本没有波动。当振动频率为15Hz时,波动范围为0.6233×104,随机性很明显,而振动频率为65Hz时,波动范围为0.1245×104,随机性不明显。通过高频信息与MTF的对应关系,实验证明了理论分析的正确性。在理论分析和实验的基础上,总结了正弦振动对成像影响的普遍性结论。该结论可用于分析成像系统光机结构设计,也可应用于图像去模糊,具有一定的意义。
- 孙崇尚丁亚林王德江黄厚田田大鹏姚园
- 关键词：成像系统航空相机正弦振动调制传递函数
- 机载光电平台惯量耦合分析及动力学建模被引量：1
- 2019年
- 机载光电平台为增加跟踪能力通常采用两转轴四框架结构,该结构内外框架间的连接较为复杂,框架间的耦合作用严重影响控制精度。本文结合方向转移矩阵推导出两转轴四框架结构的转动惯量耦合方程式,并建立各框架上对应转轴的转动惯量数学模型,极大程度上解决了各框架转轴转动惯量存在的耦合问题。结合建立起的转动惯量数学模型,推导出两转轴四框架结构的动力学数学模型。利用仿真软件模拟出两转轴四框架结构的仿真数据,对比建立的数学模型数据成功验证了模型建立的正确性。模型及仿真分析结果为两轴四框架光电平台的控制系统设计提供了依据。
- 丛敬文田大鹏田大鹏
- 关键词：动力学
- 航空相机像旋动态调制传递函数分析与研究被引量：9
- 2017年
- 航空相机在采用旋转扫描反射镜成像过程中存在像面旋转,会导致图像模糊,成像质量下降,必须采用像旋补偿机构进行补偿。目前,通过人眼观察图像模糊程度和电机同步控制精度评价像旋补偿精度,都不能客观准确评价系统成像质量。为建立航空相机成像质量与像旋补偿系统其他指标之间的直接关系,提出基于极坐标系的动态调制传递函数(MTF),并提出基于倾斜刃边法与模糊路径法相结合的方法测量航空相机旋转像移动态MTF。设计扇形靶标旋转动态成像实验,利用旋转动态MTF和倾斜刃边法得到图像动态MTF计算值,并基于图像模糊路径测量转台转动时图像动态MTF测量值。实验结果表明,转台以20~300(°)/s匀速转动时,空间频率在旋转动态MTF到达第一个零点频率前,动态MTF计算值和测量值曲线近似重合,验证了旋转动态MTF的正确性;空间频率在小于0.7零点频率范围内,两动态MTF曲线相对误差最大值和均值分别小于6%,2%,进而证明了测量方法的准确性。
- 刘超丁亚林田大鹏杜言鲁孙崇尚
- 关键词：成像系统航空相机调制传递函数
- 机载光电载荷视轴指向控制技术综述被引量：7
- 2018年
- 针对远距离、长焦距、高分辨机载光电成像载荷对提升视轴指向控制精度的迫切需求,从电流、速度、位置三环控制的基本原理入手,对电机的力矩控制、干扰的抑制、对延迟的鲁棒性等问题进行了分析。首先,分析了新型无刷电机电流驱动和控制方法及相应的优缺点。论述了主动抗扰内回路以及速度反馈外回路控制问题,从算法的角度提高对视轴运动速度的控制性能;另一方面,考虑机械结构刚度对控制增益的制约,从两级控制结构的角度对相应的控制方法进行分析。对目标跟踪控制这一典型位置环控制问题进行了分析,从时滞反馈控制的角度论述了相应的理论研究进展。最后,综合当前技术发展趋势给出机载光电载荷视轴指向控制技术的思考和建议。
- 车鑫贾平田大鹏
- 关键词：目标跟踪
