光电瞄准具的自适应性反馈控制制造技术

本发明专利技术涉及光电瞄准具(2)，其用于例如由螺旋桨推动的空中或海上载具或履带式陆地车辆等机动载具，所述光电瞄准具包括瞄准模块(4)、用于围绕第一轴线(8A)和第二轴线(10)移动所述瞄准模块的构件(17a、17b)、用于连续地测量角数据的构件(14)，其特征在于，所述光电瞄准具包括反馈控制回路，其包括用于在空间的三个正交方向(8a、8b、8c)上连续地测量所述瞄准模块(4)的加速度的构件(28)、用于检测振动干扰的至少一个基本频率的构件(32)、自适应性校正器(26)，所述自适应性校正器被配置成连续地接收所述基本频率、角设定点值与所述角数据之间的偏差作为输入，并且将移动设定点值输出到移动构件(17a、17b)。17b)。17b)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光电瞄准具的自适应性反馈控制


[0001]本文涉及用于例如螺旋桨飞机、螺旋桨船或履带车辆等机动载具的光电瞄准具的反馈控制。

技术介绍

[0002]光电瞄准具2由被称作瞄准模块4的一组相机和/或指向装置组成。此瞄准模块4放置于机动载具的支撑件6上且可根据两个轴线8a、10移动。所述光电瞄准具2的视线12指代从这些传感器中的一者射出的光轴。光电瞄准具2的目的是将视线12朝向目标定向，而不管机动载具和/或目标的移动，且不管外部环境(大气条件等)如何。为此目的，所述瞄准模块4包含用于连续地测量角数据的构件14，即，在测量角速度的情况下为陀螺测试仪14，或用于测量如图1中所示出的视线12的角位置的陀螺仪14。
[0003]直升机的旋翼和桨叶的旋转速度或者螺旋桨飞机、螺旋桨船或履带车辆的发动机速度产生振动干扰，所述振动干扰降低光电瞄准具2的视线12的稳定性。接着，有必要设置允许准确地稳定图像且因此特别地归因于校正器15而校正视线12的角数据(角速度或位置)的过程。然后，借助于移动构件17a、17b的控制构件16进行此校正，所述移动构件可包括由电机致动的万向节(gimbals)。
[0004]为了拒绝作用于瞄准模块4的振动干扰且因此使视线12固定于惯性框架中，因此有必要的是，归因于万向节的轴承而施加于瞄准模块4的扭矩(即电机扭矩C
mot
与摩擦扭矩C
f
)的总和为零。
[0005]为此目的，通常已知使用如图2中所示出的能够作用于视线12的角数据(速度或位置)的反馈控制回路20。所述反馈控制回路20的每一块可被设计为系统，即，可使用传递函数来解释的关于输入和输出的一组关系。
[0006]因此，反馈控制回路20的目的是使得电机能够产生扭矩C
mot
，当携载瞄准具的飞机成角度地移动时，所述扭矩特别补偿在电机驱动的万向节处的摩擦扭矩C
f
以稳定视线的角定向。随后我们将讨论电压u与扭矩C
mot
之间的传递函数H
mot
。电机的设定点u由校正器K的输出产生。此反馈控制回路旨在使输出y趋向于参考y
ck
，但电机和万向节归因于万向节C
f
和角干扰δ
y
的滚动而经历干扰。
[0007]因此，将更详细地开发光电瞄准具2的视线的反馈控制功能。后者被分成两个部分：模拟部分22和数字部分24。首先，在模拟部分22中，识别与由直升机的旋翼和桨叶的旋转产生的干扰振动γ
vib
相关联的频谱线，且接着将构成设置在这些频谱线上的滤波器。因此，传递函数H
vib
允许将干扰振动γ
vib
对视线的角定向的影响模型化。因此，在传递函数的输出处，获得归因于干扰振动γ
vib
的视线的角干扰δ
y
，其可因此被视为在光电瞄准具的反馈控制回路中。因此，此控制方法是基于所研究系统的模型的先验知识。
[0008]然后，另一步骤在于通过被称作H
gyro
的传递函数将视线的角数据(角位置或速度)的动态特性模型化。此传递函数是基于借助于陀螺仪对视线的位置的测量y，或基于由陀螺测试仪或更具体地说由陀螺测试仪的惯性传感器获得的对视线的角速度的测量y。此后，所
获得视线的角数据的测量y
m
接着穿过模数转换器(ADC)且因此经取样以变为经取样测量y
mk
。接着通过参考y
ck
与经取样测量y
mk
之间的差而获得反馈控制误差ε
k
。接着将此反馈控制误差ε
k
输入到线性时不变校正器K中。计算后者以便补偿基本频率f
v
随时间固定的干扰振动γ
vib
。以二级数字线性滤波器的组合(总和和/或乘积)的形式完成所述校正器K的软件实施。在此校正器的输出处获得数字电机命令u
k
，所述数字电机命令随后通过数模转换器(DAC)转换成模拟命令u(电压)。此模拟命令u被施加到由传递函数H
mot
模型化的电动机，其因此传递机电扭矩。因此，其允许获得待由电机供应的机电扭矩C
mot
以转动万向节。误差ε
k
越大，由电机供应的扭矩C
mot
就必须越高，以便减小此误差。由电机供应的机电扭矩C
mot
致动由传递函数H
cardan
模型化的万向节，以便补偿/消除误差ε
k
。此误差一方面归因于万向节的轴承中的摩擦的干扰扭矩，且另一方面归因于角干扰δ
y
。
[0009]关于飞行器或螺旋桨飞机、螺旋桨船或履带车辆，当前不存在针对此类机动载具的有效技术方案，包含在运行中发动机速度的变化或由履带产生的振动频率的变化。实际上，发动机速度的变化诱发具有特定频谱线的振动频谱，所述频谱线的基本频率随着所述发动机速度而变化且需要使用适用于这些可变频率的校正器。
[0010]换句话说，当这些振动的频谱具有在可变频率下的线路时，不存在允许补偿归因于携载瞄准具的飞机的线性振动的视线角移动的校正器。这些角移动可由并非无限刚性的机构的变形产生。其由在高频下具有轻微旋转的视线的视点组成，这使由相机获得的图像模糊，即使在平均值中视线实际上指向相同方向。因此，有必要确定反馈控制回路保证与所述飞机的振动相关联的可变频率的先验预定义域上的某种稳定性。应实时地(即，在运行中)进行此确定。
[0011]本文旨在以简单、可靠且便宜的方式补救前述缺点。

技术实现思路

[0012]为此目的，本专利技术涉及一种光电瞄准具，其用于例如由螺旋桨推动的空中或海上载具或履带式陆地车辆等机动载具，所述光电瞄准具包括：瞄准模块，其能够围绕第一轴线和不平行于所述第一轴线的第二轴线移动；用于围绕所述第一轴线和所述第二轴线移动所述瞄准模块的构件；用于连续地测量所述模块围绕所述第一轴线和所述第二轴线的角数据的构件，所述光电瞄准具的特征在于其包括反馈控制回路，所述反馈控制回路包括：用于根据空间的三个正交方向连续地测量所述瞄准模块的加速度的构件；用于检测由所述机动载具的操作产生的振动干扰的至少一个基本频率的构件，该频率是基于加速度测量构件的输出数据而获得的；自适应性校正器，其被配置成连续地接收所述基本频率、角设定点值与所述角数据之间的偏差作为输入，并且将移动设定点值输出到移动构件。
[0013]通过机动机器，在本文中应理解，其由在运行中产生振动频谱的车辆组成，所述振动频谱含有频率可在使用期间发生变化的线路。
[0014]因此，自适应性校正器根据干扰振动的线路的频谱的基本频率而变化，同时保证反馈控制回路的稳定性。此自适应性校正器允许实时自动调适选择器滤波器的频率以用于消除由于机动载具的操作所引起的振动干扰。振动对应于在高频下的轻微旋转，这使由相机获得的图像模糊，即使在平均值中视线本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.光电瞄准具(2)，其用于例如由螺旋桨推动的空中或海上载具或履带式陆地车辆等机动载具，所述光电瞄准具包括：
‑
瞄准模块(4)，其能够围绕第一轴线(8a)和不平行于所述第一轴线(8a)的第二轴线(10)移动，
‑
用于围绕所述第一轴线(8a)和所述第二轴线(10)移动所述瞄准模块的构件(17a、17b)，
‑
用于连续地测量所述模块(4)围绕所述第一轴线(8a)和所述第二轴线(10)的角数据的构件(14)，其特征在于，所述光电瞄准具包括反馈控制回路，其包括：
‑
用于根据空间的三个正交方向(8a、8b、8c)连续地测量所述瞄准模块(4)的加速度(28)的构件，
‑
用于检测由所述机动载具的操作产生的振动干扰的至少一个基本频率的构件(32)，该频率是基于加速度测量构件(28)的输出数据而获得的，
‑
自适应性校正器(26)，其被配置成：
‑‑
连续地接收以下者作为输入：
‑‑‑
所述基本频率，
‑‑‑
角设定点值(y
ck
)与所述角数据之间的偏差，
‑‑
将移动设定点值输出到移动构件(17a、17b)。2.根据权利要求1所述的光电瞄准具，其特征在于，用于连续地测量所述角数据的构件(14)包含能够获得角位置的陀螺仪(14)或能够获得角速度的陀螺测试仪(14)。3.根据前...

【专利技术属性】
技术研发人员：瑟吉，
申请(专利权)人：赛峰电子与防务公司，
类型：发明
国别省市：