CN107920196A - 一种用于吊舱镜头的三闭环伺服稳定系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于吊舱镜头的三闭环伺服稳定系统，属于电器控制技术领域，由航向伺服稳定系统、俯仰伺服稳定系统和控制系统组成，航向伺服稳定系统和俯仰伺服稳定系统主要用于搭载可见光光学成像系统及可见光成像探测器，带动光学镜头与CCD探测器组成的摄像系统绕俯仰和航向轴进行转动，实现目标两个方向的成像，控制系统采用三闭环的复合控制方法，由电流环、速度环和位置环组成，从三方面解决了无人机飞行过程中因姿态变化对光学系统成像质量造成影响的问题，起到稳像作用，具有提高光学系统成像质量的优点。

Description

一种用于吊舱镜头的三闭环伺服稳定系统
技术领域
本发明属于电气控制技术领域，具体涉及一种用于吊舱镜头的三闭环伺服稳定系统。
背景技术
近年来，无人机在军用和民用方面的用途广泛。无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。从技术角度定义可以分为：无人固定翼机、无人垂直起降机、无人飞艇、无人直升机、无人多旋翼飞行器、无人伞翼机等。军用方面，无人机分为侦察机和靶机。民用方面，无人机在航拍、农业、植保、自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄等领域均有应用，发达国家也在积极扩展行业应用与发展无人机技术。
无人机在进行侦查及航拍操作时，通常采用在无人机上加挂吊舱镜头来完成。无人机在飞行过程中发生飞行姿态、飞行方向及飞行速度的改变时，吊舱拍摄系统在成像过程中会出现成像边缘模糊，成像质量下降的问题。本发明提出的一种用于吊舱镜头的三闭环伺服稳定系统能够克服无人机姿态变化对摄像系统的影响，起到稳像作用，从而提高成像质量，完成拍摄和侦查任务。发明内容
发明内容
本发明克服无人机在飞行过程中因姿态变化对光学系统成像质量造成影响的问题，提供一种用于吊舱镜头的三闭环伺服稳定系统。
本发明采用的技术方案是：
一种用于吊舱镜头的三闭环伺服稳定系统，其特征在于系统由航向伺服稳定系统、俯仰伺服稳定系统和控制系统组成；
所述的航向伺服稳定系统和俯仰伺服稳定系统都由回转框架、伺服电机、精密角度位移传感器和角速度陀螺传感器组成。
所述的航向伺服稳定系统和俯仰伺服稳定系统为内外环结构，航向伺服稳定系统作为外环，连接在俯仰伺服稳定系统上。
所述的控制系统采用三闭环的复合控制方法，由电流环、速度环和位置环组成：
电流环由电流传感器构成点枢电流负反馈，以减小电流电压波动的影响，提高控制力矩的线性度，实现对电流的平稳控制，不发生突变。
速度环主要用于隔离扰动，使负载框架在惯性空间内保持稳定。
位置环主要实现对目标指令的快速、准确跟踪。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1．航向伺服稳定系统和俯仰伺服稳定系统为内外环结构，可以使伺服稳定系统结构紧凑、重量小。
2．控制系统采用三闭环的复合控制方法，解决了无人机飞行过程中因姿态变化对光学系统成像质量造成影响的问题，起到稳像作用。
附图说明
图1是三闭环伺服稳定系统组成框图；
图2是三闭环伺服稳定系统控制系统框图；
具体实施方式
如图1所示，一种用于吊舱镜头的三闭环伺服稳定系统，由航向伺服稳定系统、俯仰伺服稳定系统和控制系统组成。航向伺服稳定系统和俯仰伺服稳定系统，都由回转框架、伺服电机、精密角度位移传感器和角速度陀螺传感器组成，并且航向伺服稳定系统和俯仰伺服稳定系统为内外环结构，航向伺服稳定系统作为外环，连接在俯仰伺服稳定系统上。两系统主要用于搭载可见光光学成像系统及可见光成像探测器，带动光学镜头与CCD探测器组成的摄像系统绕俯仰和航向轴进行转动，实现目标两个方向的成像。
如图2所示，控制系统采用三闭环的复合控制方法，由电流环、速度环和位置环组成，从三方面解决了无人机飞行过程中因姿态变化对光学系统成像质量造成影响的问题，起到稳像作用，具有提高光学系统成像质量的优点。
电流环由电流传感器构成点枢电流负反馈，以减小电流电压波动的影响，提高控制力矩的线性度，实现对电流的平稳控制，不发生突变。
速度环主要用于隔离扰动，使负载框架在惯性空间内保持稳定。利用速率陀螺的“空间测速机”功能，构成数字稳定环，由于陀螺仪敏感框架相对于惯性空间的角速率，平台的扰动成为稳定环内的一个干扰源，因此可以达到隔离扰动的目的。
位置环主要实现对目标指令的快速、准确跟踪。由角位置传感器或者可见光成像跟踪器构成系统主反馈，通过设计适当的位置控制器，改善系统的频率响应特性，达到要求的动、静态性能。

Claims (4)

1.一种用于吊舱镜头的三闭环伺服稳定系统，其特征在于系统由航向伺服稳定系统、俯仰伺服稳定系统和控制系统组成。
2.根据权利要求1所述的一种用于吊舱镜头的三闭环伺服稳定系统，其特征在于所述的航向伺服稳定系统和俯仰伺服稳定系统都由回转框架、伺服电机、精密角度位移传感器和角速度陀螺传感器组成。
3.根据权利要求1所述的一种用于吊舱镜头的三闭环伺服稳定系统，其特征在于所述的航向伺服稳定系统和俯仰伺服稳定系统为内外环结构，航向伺服稳定系统作为外环，连接在俯仰伺服稳定系统上。
4.根据权利要求1所述的一种用于吊舱镜头的三闭环伺服稳定系统，其特征在于所述的控制系统采用三闭环的复合控制方法，由电流环、速度环和位置环组成：
电流环由电流传感器构成点枢电流负反馈，以减小电流电压波动的影响，提高控制力矩的线性度，实现对电流的平稳控制，不发生突变；速度环主要用于隔离扰动，使负载框架在惯性空间内保持稳定；位置环主要实现对目标指令的快速、准确跟踪。
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