光電跟蹤控制系統(tǒng)導(dǎo)論

前言

20世紀(jì)40年代開(kāi)始的火箭發(fā)射試驗(yàn)，光學(xué)成像技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用于外彈道測(cè)量，隨著現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)、光電技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展和綜合集成，使得光電測(cè)量裝置在跟蹤、測(cè)量以及制導(dǎo)等方面都發(fā)揮著巨大的作用。尤其在武器試驗(yàn)靶場(chǎng)和軍事應(yīng)用領(lǐng)域，各種天基、空基、地基以及?；墓怆姕y(cè)量平臺(tái)在目標(biāo)探測(cè)、跟蹤、識(shí)別方面都顯現(xiàn)出獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)。為適應(yīng)光電平臺(tái)對(duì)目標(biāo)的精密跟蹤、激光高精度的照準(zhǔn)、光電對(duì)抗中光束的高精度定向等特殊要求，光電平臺(tái)除了具有靶場(chǎng)動(dòng)態(tài)目標(biāo)測(cè)量的光電經(jīng)緯儀的基本功能——照準(zhǔn)和測(cè)量，另外必須具備自動(dòng)捕獲、跟蹤、瞄準(zhǔn)功能，完成此項(xiàng)功能的光電平臺(tái)被稱(chēng)為光電跟蹤系統(tǒng)。本書(shū)共分為8章。第1章主要對(duì)光電跟蹤系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)介。具體對(duì)跟蹤系統(tǒng)的三軸平臺(tái)、復(fù)合軸平臺(tái)和天基平臺(tái)的架構(gòu)及隨動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)要描述；第2章到第4章重點(diǎn)論述控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)方法；第5章研究目標(biāo)檢測(cè)模型。

內(nèi)容概要

　　現(xiàn)代的光電跟蹤系統(tǒng)不僅用于常規(guī)靶場(chǎng)的動(dòng)態(tài)目標(biāo)測(cè)量，還大量用于空間目標(biāo)的探測(cè)與跟蹤、激光光束的高精度定向等領(lǐng)域?！豆怆姼櫩刂葡到y(tǒng)導(dǎo)論》全面詳細(xì)論述了光電跟蹤控制系統(tǒng)，重點(diǎn)論述了控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)方法，提出了目標(biāo)檢測(cè)模型并建立了基于二元假設(shè)檢測(cè)的三維優(yōu)化濾波最優(yōu)檢測(cè)的對(duì)數(shù)似然比檢測(cè)器，最后建立了基于速度回路的光電跟蹤隨動(dòng)系統(tǒng)的控制模型，并通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)了所建立的控制模型的準(zhǔn)確性和性能指標(biāo)?！　　豆怆姼櫩刂葡到y(tǒng)導(dǎo)論》可作為光電工程、自動(dòng)控制、信號(hào)與信息處理、圖像處理等專(zhuān)業(yè)的研究生、本科高年級(jí)學(xué)生教材，亦可作為從事上述工作的工程技術(shù)人員、科研人員以及設(shè)備維護(hù)使用人員的參考書(shū)。

作者簡(jiǎn)介

熊偉，男，1971年3月出生，山東臨邑人，漢族。博士，副教授，碩士生導(dǎo)師，“1153”工程第三層次的培養(yǎng)對(duì)象，長(zhǎng)期工作在教學(xué)、科研、試驗(yàn)第一線，取得多項(xiàng)教學(xué)和科研成果。參加了多種型號(hào)導(dǎo)彈試驗(yàn)任務(wù)，為國(guó)防科研試驗(yàn)做出了貢獻(xiàn)。近幾年來(lái)，主持或參與國(guó)家“863”項(xiàng)目、總裝武器裝備預(yù)研項(xiàng)目、總裝試驗(yàn)技術(shù)研究項(xiàng)目等科研課題20余項(xiàng)，獲得軍隊(duì)科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、二等獎(jiǎng)2項(xiàng)、三等獎(jiǎng)1項(xiàng)。發(fā)表學(xué)術(shù)論文20余篇。

書(shū)籍目錄

第1章 光電跟蹤簡(jiǎn)述1.1 概述1.2 光電跟蹤系統(tǒng)的平臺(tái)構(gòu)成1.2.1 三軸平臺(tái)1.2.2 復(fù)合軸平臺(tái)1.2.3 天基平臺(tái)1.2.4 光電平臺(tái)隨動(dòng)系統(tǒng)第2章 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述2.1 頻率響應(yīng)法2.1.1 概述2.1.2 傳遞函數(shù)2.1.3 頻率特性函數(shù)2.1.4 基本單元2.2 線性離散系統(tǒng)2.2.1 模擬數(shù)字變換2.2.2 Z傳遞函數(shù)2.2.3 雙線性變換2.3 狀態(tài)空間和狀態(tài)方程2.3.1 狀態(tài)向量和狀態(tài)空間2.3.2 狀態(tài)方程和輸出方程2.3.3 狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣第3章 控制系統(tǒng)的性能分析3.1 系統(tǒng)穩(wěn)定的基本概念3.2 穩(wěn)定判據(jù)3.2.1 勞斯判據(jù)3.2.2 赫爾維茲判據(jù)3.2.3 奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)3.3 性能指標(biāo)3.3.1 時(shí)間域指標(biāo)3.3.2 頻率域指標(biāo)3.3.3 各類(lèi)指標(biāo)的關(guān)系3.4 時(shí)域響應(yīng)3.4.1 典型輸入信號(hào)3.4.2 動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)3.4.3 一階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)3.4.4 二階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)3.5 高階系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)3.6 控制系統(tǒng)的誤差分析和計(jì)算3.6.1 穩(wěn)態(tài)誤差的基本概念3.6.2 控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的計(jì)算3.7 從開(kāi)環(huán)幅頻特性研究閉環(huán)動(dòng)態(tài)性能3.7.1 截止角頻率與通頻帶3.7.2 開(kāi)環(huán)頻率特性中頻段與動(dòng)態(tài)性能的關(guān)系第4章 控制系統(tǒng)的校正和分析方法4.1 串聯(lián)校正4.1.1 超前校正4.1.2 滯后校正4.1.3 滯后超前校正4.1.4 PID調(diào)節(jié)器4.2 反饋校正4.2.1 反饋校正改變局部結(jié)構(gòu)和參數(shù)4.2.2 反饋校正的綜合方法4.3 預(yù)期開(kāi)環(huán)頻率特性4.3.1 預(yù)期開(kāi)環(huán)頻率特性4.3.2 分頻段的設(shè)計(jì)4.4 順饋控制和速度滯后補(bǔ)償4.4.1 順饋控制4.4.2 滯后補(bǔ)償4.5 工程分析方法第5章 目標(biāo)檢測(cè)模型5.1 簡(jiǎn)述5.2 空間目標(biāo)的檢測(cè)5.2.1 目標(biāo)檢測(cè)中的圖像采樣5.2.2 目標(biāo)檢測(cè)對(duì)圖像采樣的要求5.3 小目標(biāo)檢測(cè)中的基礎(chǔ)理論5.3.1 二元假設(shè)檢測(cè)5.3.2 假設(shè)檢測(cè)準(zhǔn)則5.3.3 多幀積累檢測(cè)5.3.4 擬合優(yōu)度檢驗(yàn)5.4 目標(biāo)檢測(cè)模型5.5 背景抑制和噪聲濾波5.5.1 天空背景的統(tǒng)計(jì)特性5.5.2 線性估計(jì)濾波器5.5.3 中值濾波和高通濾波5.5.4 形態(tài)學(xué)濾波5.5.5 最優(yōu)估計(jì)匹配濾波5.5.6 濾波算法的性能分析和比較第6章 二元假設(shè)與航跡關(guān)聯(lián)的檢測(cè)技術(shù)6.1 基于二元假設(shè)的檢測(cè)器6.1.1 二元假設(shè)檢測(cè)6.1.2 檢測(cè)模型的仿真實(shí)驗(yàn)6.2 基于置信水平的分層檢測(cè)6.2.1 累加二元假設(shè)檢測(cè)6.2.2 點(diǎn)-軌跡段關(guān)聯(lián)6.2.3 軌跡段-軌跡段關(guān)聯(lián)6.2.4 仿真實(shí)驗(yàn)第7章 速度回路7.1 力矩電機(jī)7.1.1 電機(jī)的使用7.1.2 電機(jī)的傳遞函數(shù)7.1.3 驅(qū)動(dòng)7.1.4 物理量的單位7.2 測(cè)速7.3 速度回路7.3.1 單級(jí)調(diào)速環(huán)控制策略7.3.2 單級(jí)調(diào)速環(huán)設(shè)計(jì)7.3.3 串級(jí)調(diào)速7.3.4 速度調(diào)節(jié)器第8章 光電跟蹤隨動(dòng)系統(tǒng)控制模型8.1 半自動(dòng)跟蹤控制系統(tǒng)8.1.1 半自動(dòng)跟蹤控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介8.1.2 兩類(lèi)操縱器跟蹤性能對(duì)比8.1.3 系統(tǒng)性能分析8.2 引導(dǎo)跟蹤控制系統(tǒng)8.2.1 簡(jiǎn)單分析8.2.2 實(shí)例8.3 自動(dòng)跟蹤控制系統(tǒng)8.3.1 簡(jiǎn)單介紹8.3.2 自動(dòng)跟蹤8.3.3 實(shí)例8.4 融合控制8.5 復(fù)合軸控制系統(tǒng)8.5.1 簡(jiǎn)單分析8.5.2 實(shí)例附錄1 常用詞語(yǔ)附錄2 坐標(biāo)系附錄3 光電經(jīng)緯儀的精度附錄4 光電跟蹤隨動(dòng)系統(tǒng)仿真附錄5 實(shí)驗(yàn)的場(chǎng)景設(shè)置參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第2章控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述2.1 頻率響應(yīng)法2.1.1 概述對(duì)于一個(gè)控制系統(tǒng)，可從兩方面去研究：加給一定的輸入時(shí)，從動(dòng)態(tài)過(guò)程和穩(wěn)態(tài)狀況了解系統(tǒng)行為的規(guī)律；反過(guò)來(lái)，給定一個(gè)系統(tǒng)應(yīng)該具有的性質(zhì)和特征，然后將系統(tǒng)設(shè)計(jì)出來(lái)。這兩個(gè)問(wèn)題是控制理論需要解決的主要方面。在系統(tǒng)分析、綜合、設(shè)計(jì)和仿真中都要針對(duì)系統(tǒng)的這種行為進(jìn)行，在進(jìn)行的過(guò)程中常用一些物理量進(jìn)行描述。這些物理量的變化、相互作用關(guān)系以及各自變化規(guī)律可用數(shù)學(xué)形式表示，這就是常說(shuō)的建立數(shù)學(xué)模型。其中，微分方程是最基本的數(shù)學(xué)模型，工程上使用傅里葉變換和拉普拉斯變換求解微分方程。在控制系統(tǒng)領(lǐng)域，建立的數(shù)學(xué)模型一般指?jìng)鬟f函數(shù)、狀態(tài)空間方程。數(shù)學(xué)模型中的量是控制系統(tǒng)中物理量的抽象，不再考慮量的物理意義，僅看作抽象的變量。把引起控制系統(tǒng)變化的原因稱(chēng)為輸入量，把表征系統(tǒng)變化的量稱(chēng)為受控量。受控量中，備受關(guān)注的、或?qū)ζ溆袑?zhuān)門(mén)要求的、或能直接表征控制效果的量稱(chēng)為輸出量。余者稱(chēng)為中間變量。

編輯推薦

《光電跟蹤控制系統(tǒng)導(dǎo)論》是由國(guó)防工業(yè)出版社出版的。

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