[发明专利]基于反作用力的光电吊舱稳像控制装置及控制方法

摘要

本发明公开了一种基于反作用力的光电吊舱稳像控制装置及控制方法，包括一套作动机构、传感器以及控制方法；传感器负责采集振动环境下光电吊舱的加速度；加速度通过实时嵌入式控制系统解算出所需的控制力；控制力信号经由D/A输出到作动机构对光电吊舱进行稳像控制；其中控制方法为自适应陷波方法(Adaptive Disturbance Cancellation，简称ADC方法)。本发明通过在光电吊舱主振方向上安装控制装置有效削弱了其振动幅值，验证了基于反作用力的光电吊舱稳像控制方法的有效性，提高了光电吊舱的成像质量。

主权项

1.一种基于反作用力的光电吊舱稳像控制装置，其特征在于：包括外壳结构部分、测量元件及作动机构，外壳结构部分包括顶盖(1)、外筒(2)及安装法兰(3)；测量元件为加速度计(4)；作动机构包括弹簧(5)、作动器动子安装筒(6)、作动器动子(7)及作动器定子(8)，作动器动子(7)为音圈电机永磁体及作动器定子(8)为音圈电机线圈；外壳结构部分中顶盖(1)安装于外筒(2)的上端形成作动机构的导向和弹簧连接点；外筒(2)的下端与安装法兰(3)固连，安装法兰(3)通过外部安装孔与光电吊舱固连；该部分作为作动器的支座，可对作动机构的运动方向起到约束作用；测量元件即加速度计(4)安装于顶盖(1)的内侧，可测量支架即光电吊舱的振动加速度作为ADC控制器的输入信号；作动机构中弹簧(5)一端与顶盖(1)固连，一端与作动器动子安装筒(6)固连并套在作动器动子安装筒(6)外圆柱面，作动器动子(7)通过底部安装孔与作动器动子安装筒(6)固连作为辅助质量，同时作动器动子安装筒(6)与外筒(2)内圆柱面接触并形成滑动副，将作动机构的运动方向约束为圆柱面的轴向，同时为弹簧提供了导向结构；作动器定子(8)与安装法兰(3)固连；作动机构为本装置核心部分，由ADC控制器输出驱动作动器动子(7)运动，产生的反作用力则通过作动器定子(8)及安装法兰(3)作用于光电吊舱，并通过作动器动子(7)与作动器定子(8)之间的电磁阻尼以及弹簧(5)的结构阻尼将振动能量转化为热量耗散掉，以抑制光电吊舱的振动；该装置所用的控制方法为自适应陷波ADC方法，当光电吊舱处于振动环境下时，加速度计可采得其振动加速度输入到ADC控制器；ADC控制器通过设计一对与其同频的单位正弦信号和单位余弦信号作为基底，并以LMS算法对各基底权系数进行调节，拟合出与干扰同频、正负号相反的补偿信号作为控制信号驱动作动器，以达到削弱光电吊舱的振动幅值，提高其成像质量的目的。