Модели и алгоритмы управления приводами бортовых оптико-механических систем автосопровождения объектов

• Автор: Балашов, Олег Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Рязань
• Количество страниц: 168 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 ААЛИЗ ПРОБЛЕМЫ СОПРОВОЖДЕНИЯ ОБЪЕКТОВ ОПТИКОМЕХАНИЧЕСКИМИ СИСТЕМАМИ

1Л 1 остановка задачи сопровождения объектов оптикомеханическими системами

1.2 Обзор алгоритмов управления приводами кардана и структур оптикомеханических систем автосопровождения объектов.

1.3 Постановка задач диссертации.

2 РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ И АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ ПРИВОДАМИ СИСТЕМЫ ВИДЕООСОПРОВОЖДЕНИЯ С ДВУХОСНЫМ КАРДАННЫМ ПОДВЕСОМ.

2.1 Разработка математической модели двухосного карданного подвеса с видеодатчиком

2.2 Разработка структур систем автосопровождения объектов

2.3 Разработка алгоритмов управления приводами системы видеосопровождения.

2.4 Исследование точности сопровождения объектов при использовании разработанных алгоритмов управления
2.4.1 Оценка ошибки сопровождения объектов
2.4.2 Исследование влияния ошибок определения угловых координат объекта на точность сопровождения
2.4.3 Исследование влияния запаздывания в контуре управления и
частоты дискретизации задающих воздействий следящих приводов на
точность сопровождения объектов
2.5 Выводы.
3 РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ И АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ ПРИВОДАМИ СИСТЕМЫ ВИДЕОСОПРОВОЖДЕНИЯ С ТРЕХОСНЫМ КАРДАННЫМ ПОДВЕСОМ.
3.1 Разработка модели управления приводами трехосного карданного подвеса системы видеосопровождения, установленной на подвижном носителе.
3.2 Разработка алгоритма управления приводами трехосного карданного подвеса системы видеосопровождения
3.3 Исследование влияния качки носителя на точность сопровождения.
3.4 Сравнительный анализ точности систем видеосопровождения объектов с двухосным и трехосным карданными подвесами.
3.5 Выводы
4 РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕ1ШЯ ПРИВОДАМИ СИСТЕМ ВИДЕОСОПРОВОЖДЕНИЯ ПО
ПРО НОЗИРУЕМЫМ КООРДИНАТАМ ОБЪЕКТА.
4.1 Исследование точности систем видеосопровождения при прогнозировании координат объекта.
4.2 Разработка алгоритма управления приводами системы видеосопровождения при кратковременном пропадании информации об объекте.
4.3 Сравнительный анализ точности систем видеосопровождения с двухи трехосными карданными подвесами при кратковременном пропадании информации о положении объекта на изображении.
4.4 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


В четвертой главе разрабатываются и исследуются алгоритмы управления приводами систем видеосопровождения по прогнозируемым координатам объекта. Проведено моделирование алгоритмов управления приводами систем видеосопровождения с двух и трехосными карданами при пропадании информации о координатах объекта на изображении. В заключении сформулированы основные результаты диссертации. Научная проблема, которой посвящена настоящая работа, актуальна в технических задачах, известных под названием системы наведения и автоматического сопровождения объектов. Автоматическое сопровождение объекта по данным видеонаблюдений это постоянное отслеживание положения объекта в пространстве по последовательности видеокадров и совмещение оптической оси оптикомеханической системы с направлением на объект 1. Системы, реализующие описанную задачу, называются системами видеосопровождения СВС. СВС являясь развитием следящих систем 2 появились в конце XX века в связи с бурным развитием техники и технологий. Отличительной особенностью СВС от обычных следящих систем является наличие в измерителе рассогласования видеодатчика ВД. Последние в совокупности с устройствами обработки последовательности видеокадров и оценки координат сопровождаемого объекта на изображении измерители координат представляют собой устройства, предназначенные для непрерывного или дискретного определения рассогласования между заданным направлением и направлением на объект 3. Рассматриваемые системы сопровождения объектов должны удовлетворять определенным требованиям и обеспечивать их выполнение в конкретных условиях эксплуатации. Чаще всего основными требованиями являются устойчивость и точность сопровождения, дальность действия расстояние между СВС и объектом. СВС. В оптикомеханических системах в качестве источников изображений могут использоваться различные устройства ВД, радиолокаторы. Преимуществом радиолокационной системы является возможность работать независимо от погодных условий и освещенности, кроме этого радиолокационное изображение содержит информацию о дальности до объекта. Вместе с тем четкость радиолокационных изображений их детальность значительно уступает четкости изображений, сформированных ВД 4. Системы автоматического сопровождения по данным видеонаблюдений или как их иногда называют следящие системы с оптическими связями, следящие системы с видеодатчиками широко применяют в приборостроении, измерительной технике, астрономии, высокотемпературных производственных процессах, морской, авиационной и космической технике. СВС могут использоваться как самостоятельные системы автоматического управления, либо в виде составной части сложных автоматических комплексов, функционирующих автономно. СВС отличаются высокой точностью в сравнении с радиолокационными системами сопровождения. Области применения СВС непрерывно расширяются их дальнейшее совершенствование внесет большой вклад в развитие высокоточных систем автоматического управления объектами различного назначения. Одним из направлений при создании СВС является разработка бортовых комплексов оптикомеханических систем, предназначенных для установки на летательных аппаратах, надводном и наземном транспорте. Основной задачей СВС является непрерывное совмещение направления оптической оси датчика видеоизображения телекамера, тепловизор, закрепленного в установленной на носителе опорноповоротной платформе в карданном подвесе, с направлением на объект, наблюдаемым на изображении 5. Характерной чертой СВС является необходимость обеспечения высокой точности совмещения оптической оси ВД с направлением на объект, изменяющимся с большими угловыми скоростями и ускорениями. В настоящее время к бортовым СВС предъявляются достаточно жесткие требования угловое рассогласование оптической оси и направления на объект, изменяющегося относительно носителя с угловыми скоростью и ускорением достигающих значений десятков угловых градусов в секунду и сотен угловых градусов в секунду в квадрате соответственно, не должно превышать значений несколько угловых минут.