机载/弹载视觉引导稳定平台的建模与控制PDF电子书下载

主要参数表 1

第1章 绪论 5

1.1 新型稳定平台系统的结构与特征 5

1.1.1 三自由度框架式结构 5

1.1.2 两自由度框架式结构 6

1.1.3 速率陀螺式稳定平台 6

1.1.4 捷联式稳定平台 6

1.2 新型稳定平台的控制系统与控制技术 7

1.2.1 新型稳定平台的控制技术 7

1.2.2 控制器的变化与关键技术 7

1.2.3 两轴结构的盲区与控制问题 8

1.3 红外／光电探测系统的最新发展与应用 9

1.4 红外／光电探测在导引系统中的作用 12

1.4.1 导引头的小视场角 12

1.4.2 导引系统工作原理 12

1.4.3 导引头控制系统设计要求 14

1.5 本书讨论的问题 16

参考文献 17

第2章 新型稳定平台的建模分析 20

2.1 稳定平台结构形式与特点 20

2.1.1 三轴平台结构 20

2.1.2 两轴平台结构 21

2.2 三轴稳定平台建模与分析 24

2.2.1 三轴稳定平台的几个概念 24

2.2.2 坐标系定义 25

2.2.3 坐标变换 26

2.2.4 运动学关系 27

2.2.5 动力学模型 33

2.2.6 动力学模型的简化 43

2.2.7 机电模型 44

2.2.8 三轴模型仿真实例 48

2.3 两轴稳定平台模型 53

2.3.1 两轴直角坐标稳定平台模型 53

2.3.2 两轴极坐标稳定平台模型 55

2.3.3 两轴稳定平台特性分析 57

2.4 小结 57

参考文献 58

第3章 新型稳定平台的稳定与跟踪控制 59

3.1 新型稳定平台控制系统的设计指标 59

3.1.1 设计指标 59

3.1.2 隔离度定义与特性 60

3.1.3 稳定平台输出与制导系统的关系 60

3.2 三轴稳定平台的经典PID控制 65

3.2.1 控制机理与控制系统基本结构 65

3.2.2 各轴负载及电机伺服控制回路模型 69

3.2.3 三轴平台的经典PID控制 71

3.3 关于具有初始离轴角情况的分析 78

3.3.1 具有离轴角的弹体扰动 79

3.3.2 具有离轴角的框架偏转 79

3.3.3 弹体扰动与框架偏转的合成 80

3.3.4 仿真验证 82

3.4 直角坐标结构捷联式稳定平台的PID控制 83

3.4.1 直角两轴平台的速率稳定原理 83

3.4.2 稳定与角跟踪回路的PID控制 86

3.5 极坐标结构捷联式稳定平台的经典PID控制 92

3.5.1 极坐标跟踪指令生成 92

3.5.2 控制原理 95

3.5.3 稳定与跟踪回路的PID控制仿真 98

3.6 小结 100

参考文献 101

第4章 稳定平台控制系统的现代设计方法 102

4.1 基于状态空间的二次型最优LQR控制 102

4.1.1 设计原理 102

4.1.2 状态变量与状态方程 103

4.1.3 控制律设计过程 104

4.1.4 闭环控制系统仿真 104

4.1.5 加入前馈提高控制精度 107

4.1.6 控制器的非线性补偿 109

4.2 基于神经网络的智能PID控制 115

4.2.1 CMAC神经网络控制原理与基本算法 115

4.2.2 控制器设计 117

4.2.3 控制效果仿真 121

4.3 基于扩张状态观测器的视线稳定控制 123

4.3.1 扩张状态观测器设计 123

4.3.2 视线稳定控制器设计 126

4.3.3 系统隔离度分析 127

4.3.4 仿真实例 128

4.4 小结 133

参考文献 133

第5章 两轴稳定平台的盲区分析 134

5.1 像球面和初始坐标系 134

5.2 直角坐标稳定平台的跟踪盲区问题 139

5.2.1 直角坐标稳定平台的像球面描述 139

5.2.2 直角坐标稳定平台的盲区分析 141

5.3 极坐标稳定平台的跟踪盲区问题 143

5.3.1 极坐标稳定平台的像球面描述 143

5.3.2 极坐标稳定平台的盲区分析 145

5.4 盲区问题在视线稳定中的体现 147

5.5 瞬时视场对盲区的影响以及盲区的实时判别 148

5.6 盲区问题的控制 151

5.7 小结 152

参考文献 152

第6章 极坐标稳定平台小视场角跟踪的预测控制 153

6.1 基于框架坐标系的视线稳定控制器 154

6.2 指令生成的几个难点 157

6.2.1 指令多值性和指令跳变 157

6.2.2 瞬时像平面的旋转 158

6.3 跟踪微分器 159

6.3.1 新型跟踪微分器结构及稳定性证明 160

6.3.2 相空间分析 165

6.3.3 频率特性分析 168

6.3.4 仿真实例 172

6.3.5 小结 178

6.4 基于跟踪微分器的指令规划系统 178

6.4.1 基于坐标系旋转的指令优化 178

6.4.2 指令预测滤波与规划 183

6.4.3 仿真实例 185

6.5 非线性目标跟踪控制器 186

6.6 视线稳定和目标跟踪系统总体结构 188

6.7 仿真实例 190

6.7.1 仿真系统结构 190

6.7.2 复杂轨迹 191

6.7.3 目标轨迹跟踪仿真 193

6.8 小结 197

附录 197

参考文献 198

第7章 新型光电稳定平台在视觉导引中的应用 201

7.1 基于机器视觉导引的无人机自主着陆控制与仿真 201

7.1.1 仿真环境的组成 202

7.1.2 实时通信 207

7.1.3 总体仿真系统特点 209

7.1.4 仿真环境与结果分析 211

7.2 红外寻的导弹导引头对运动目标的跟踪导引应用 220

7.3 小结 223

参考文献 223