[发明专利]一种机载光电吊舱复合轴控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种机载光电吊舱复合轴控制系统，其中，主DSP处理器用于根据角速度数据对内框架进行速度闭环控制、根据旋变角位置数据和光栅位置数据对内框架进行位置闭环控制，以及根据角速度数据和角位置数据对外框架进行速度闭环控制和位置闭环控制；快速反射镜上设有多个直线光栅；从DSP处理器用于根据光栅位置数据对快速反射镜进行速度闭环控制，以及根据目标脱靶量数据对快速反射镜进行位置闭环控制。本发明通过增设快速反射镜来提高光路指向精度以及提高位置反馈数据精度，进而解决光电吊舱快速性与伺服系统带宽之间矛盾。

技术领域

本发明涉及机载光电吊舱，尤其涉及一种机载光电吊舱复合轴控制系统及方法。

背景技术

现有技术中，搭载在飞机上的光电吊舱用以实现侦测和跟踪任务，带有激光干扰的惯导平台是其重要组成部分。传统的惯导平台结构有两轴两框架结构和两轴三框架结构。二轴两框架结构存在自锁现象，而两轴三框架结构控制困难，均不如两轴四框架结构控制灵活。随着先进数字技术的发展，为自动控制领域提供了大量的先进控制方法，但是超过90％的工业控制器仍然以PID控制算法为核心加以拓展。自适应模糊PID控制器应用在俩轴跟踪架稳定平台中，仅仅从仿真方面验证了暂态响应，没有指出实际工程中应用情况。上述PID控制方法过于简单甚至达不到理想的控制效果，而其它的控制方法复杂不利于工程实现。其次，现有子伺服控制系统一般有两种形式，压电陶瓷和音圈电机快速反射镜。压电陶瓷快速反射镜虽然频率响应大，但是其存在着严重的磁滞效应，导致伺服系统响应快速性受到伺服系统带宽的制约。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种通过增设快速反射镜来提高光路指向精度以及提高位置反馈数据精度，进而解决光电吊舱快速性与伺服系统带宽之间矛盾的机载光电吊舱复合轴控制系统及方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。

一种机载光电吊舱复合轴控制系统，其包括有内框架、外框架以及：陀螺仪组件，用于采集所述内框架的角速度数据；圆光栅组件，用于采集所述内框架的光栅位置数据；内旋变模块，用于采集所述内框架的旋变角位置数据；外旋变模块，用于采集所述外框架的角速度数据和所述外框架的角位置数据；主DSP处理器，所述陀螺仪组件、圆光栅组件和外旋变模块采集的数据分别传输至所述主DSP处理器，所述主DSP处理器用于根据所述陀螺仪组件反馈的角速度数据对所述内框架进行速度闭环控制、根据所述内旋变模块反馈的旋变角位置数据和所述圆光栅组件反馈的光栅位置数据对所述内框架进行位置闭环控制，以及根据所述外旋变模块反馈的角速度数据和角位置数据对所述外框架进行速度闭环控制和位置闭环控制；快速反射镜，用于修正激光光束的方向，且所述快速反射镜上设有多个直线光栅；从DSP处理器，与所述主DSP处理器进行数据交互，所述从DSP处理器用于根据所述直线光栅反馈的光栅位置数据对所述快速反射镜进行速度闭环控制，以及根据所述光电吊舱的CCD相机所获取的目标脱靶量数据对所述快速反射镜进行位置闭环控制。

优选地，所述快速反射镜上设有4个直线光栅，4个直线光栅分设于所述快速反射镜的4个拐角处。

优选地，包括有CPLD处理器，所述主DSP处理器和从DSP处理器分别与所述CPLD处理器进行数据交互，所述陀螺仪组件和外旋变模块采集的数据分别传输至两个AD芯片的模拟信号输入端，两个AD芯片的数字信号输出端均连接于所述CPLD处理器，所述CPLD处理器用于向两个AD芯片的地址端发送片选信号，以令所述CPLD处理器择一地获取所述陀螺仪组件和外旋变模块采集的数据。

优选地，所述AD芯片的输出信号经过一电平转换芯片转换为5V电平信号后传输至所述CPLD处理器。

优选地，所述圆光栅组件采集的数据通过一422串口通信芯片传输至所述CPLD处理器。