论文部分内容阅读
近年来,机载平台的激光通信技术发展迅速,随着新型材料和高性能探测器的应用,远距离、高精度传输成为了机载空间激光通信终端急需解决的问题。视轴稳定平台主要负责快速捕捉、跟踪、瞄准目标,建立稳定的通信链路,是机载空间激光通信的重要组成部分。但是在高空环境下,机载视轴稳定平台受到风、载体振动、云层和大气附面层、噪声等扰动因素的影响,视轴无法保持稳定和精确对准,极大的阻碍了点对点传输的激光通信方式,甚至还会导致通信质量降低或通信中断。因此,为了保证机载空间激光通信视轴能够稳定的跟踪目标,顺利完成优质的信息传输,就必需使用相关的控制方法抑制稳定平台所受扰动。本文首先对视轴稳定平台的结构进行了分析,阐明了平台框架转动惯量的耦合关系,介绍了机载空间激光通信视轴稳定平台的工作方式和视轴稳定平台的各组成部分及工作流程。在此基础上,详细分析了影响机载视轴稳定平台的主要因素,为接下来的模型分析和控制方法的研究奠定基础。其次,简述了机载平台的坐标系关系,详细分析了由WGS-84坐标系变为视轴坐标系的转换过程,并针对机载视轴稳定平台在高空环境下受到的复杂扰动情况,分析了飞机的动力学模型。然后,对于机载视轴稳定平台受大量非线性随机扰动的情况,本文选择了自抗扰控制方法隔离干扰,并针对自抗扰控制参数较多、调参困难的问题,提出在粒子群算法的基础上将粒子群体分群并加入混沌因子的方式进行改进,利用改进算法设计了双态混沌PSO算法整定自抗扰参数。通过仿真实验,验证了双态混沌PSO算法对自抗扰参数的整定能力和双态混沌PSO-ADRC在机载平台的抗扰动性能和误差隔离效果。最后,利用实验室设备,搭建了机载空间激光通信模拟实验系统,对视轴稳定跟踪效果进行了相关的模拟实验。实验结果表明,该稳定控制方法满足视轴跟踪的精度要求,具有良好的跟踪性能,可以建立稳定的机载激光通信链路,验证了该控制方法在视轴跟踪过程中的适用性和稳定性。