机载光电吊舱自抗扰控制算法研究
无人机在电力行业应用价值及可行性分析
无人机在电力行业应用价值及可行性分析 近年来无人机行业发展迅猛，在短短的两三年时间内，无人机产业从零星的几家，发展到布满全国各个地区。无人机从军用发展至民用，其功能也从原本的战斗、巡逻、侦查等功能延伸到了航拍、植保、电力训练、军警消防、测绘等领域广泛应用。 前瞻产业研究院《中国无人机行业市场需求预测及投资战略规划分析报告》数据显示：2013-2015年三年内，全球民用无人机的市场销量分别为15万架、37.8万架和57万架，其中消费级市场需求是专业级无人机的两倍左右，并且以每年50%的速度快速增长。 “十二五”期间，我国电网建设经历了高速发展的阶段，规模已跃居世界首位。目前我国已经建成了六大跨省区的电网，分别是南方、西北、华东、华中、华北和东北这六大电网，输电线路总长度超过了115万千米，500kV及以上的输电线路已成为各区电网输电主力。我国的国土幅员辽阔，地形也相对复杂，丘陵较多、平原较少，加上气象条件的复杂多变，给跨区电网和超高压输电线路工程的建设带来一定难度，加上建成之后的维护与保养，仅仅依靠现有的检查手段和常规测试并不能满足高效快速的要求，也不能达到很好的效果。无人机技术的运用，能够很好的完成电力巡检和建设规划任务，自然能得到电力企业的认可及大规模应用。 2013年，中国民用航空局(CAAC)下发《民用无人驾驶航空器系统驾驶员管理暂行规定》，业界普遍认为这代表着迈出了无人机规范管理迈出了第一步。 在电力行业，无人机主要被应用于架空输电线路巡检，为此国家电网发布了Q/GDW 11383-2015《架空输电线路无人机巡检系统配置导则》、南方电网发布了《架空输电线路机巡光电吊舱技术规范(试行)》、中电联发布了DL/T 1482-2015《架空输电线路无人机巡检作业技术导则》，对无人机巡检系统及光电吊舱进行规范。 根据国家电网发布的Q/GDW11383-2015《架空输电线路无人机巡检系统配置导则》，无人机巡检系统指利用无人机搭载可见光、红外等检测设备，完成架空输电线路巡检任务的作业系统。 无人机巡检系统一般由无人机分系统、任务载荷分系统和综合保障分系统组成。无人机分系统指由无人驾驶航空器、地面站和通讯系统组成，通过遥控指令完成飞行任务。任务载荷分系统指为完成检测、采集和记录架空输电线路信息等特定任务功能的系统，一般包括光电吊舱、云台、相机、红外热像仪和地面显控单元等设备或装置。综合保障分系统指保障无人机巡检系统正常工作的设备及工具的集合，一般包括供电设备、动力供给(燃料或动力电
自抗扰算法介绍报告
自抗扰算法（ADRC ）介绍报告 自抗扰控制器自PID 控制器演变过来，采取了PID 误差反馈控制的核心理念。传统PID 控制直接引取输出于参考输入做差作为控制信号，导致出现响应快速性与超调性的矛盾出现。自抗扰控制器主要由三部分组成：跟踪微分器(tracking differentiator)，扩展状态观测器 (extended state observer) 和非线性状态误差反馈控制律(nonlinear state error feedback law)。跟踪微分器的作用是安排过渡过程，给出合理的控制信号，解决了响应速度与超调性之间的矛盾。扩展状态观测器用来解决模型未知部分和外部未知扰动综合对控制对象的影响。虽然叫做扩展状态观测器，但与普通的状态观测器不同。扩展状态观测器设计了一个扩展的状态量来跟踪模型未知部分和外部未知扰动的影响。然后给出控制量补偿这些扰动。将控制对象变为普通的积分串联型控制对象。设计扩展状态观测器的目的就是观测扩展出来的状态变量，用来估计未知扰动和控制对象未建模部分，实现动态系统的反馈线性化，将控制对象变为积分串联型。非线性误差反馈控制律给出被控对象的控制策略。系统结构框图如图1 图1 过程和扩张状态观测器方程： 1y x =22302220(1)()*(()*(,,)*())z k z k h z k fal b u k βεαδ+=+-+1120111(1)()*(()*(,,))z k z k h z k fal βεαδ+=+-12212;()();()(,,,)x x x a t u t a t f x x t ω==+= 330312(1)**(,,) z k z h fal βεαδ+=-
光电吊舱陀螺稳定系统遗传算法控制
光电吊舱陀螺稳定系统遗传算法控制 本文通过研究航空光电吊舱陀螺稳定系统，对其遗传算法进行控制。航空光电吊舱作为一个系统具有大时延、非线性的特点，同时要求高跟踪以及精度稳定，因此对控制器提出更高的要求。基于遗传算法（GA）的PID控制技术抗干扰能力较强，能够提高控制系统对高速动态目标的跟踪能力。 标签：陀螺稳定系统双闭环控制遗传算法Matlab 航空光电吊舱陀螺稳定系统，即吊舱结构形式的机载光电跟踪系统。它将光电载荷安装在稳定平台上，借助陀螺稳定平台隔离载机的振动，进而获得平台空间，通过控制指令的驱动，完成光电载荷对目标的搜索、捕获、跟踪、定位等一系列的任务。 针对机载光电测量仪器放的稳定性，我们设计了一个两维的支撑平台稳像系统，借助该系统吊舱可以完成搜索与跟踪两项基本任务[1]。 1 系统的组成 稳像系统由主体仪器、控制放大器和脱靶量计算单元三大部分组成，如图1所示[2]： 主体仪器：对于稳像系统而言，两轴支撑的常平架结构构成主体仪器。外环（方位环）垂直装设于基座上，光电测量仪则装设在内环（水平环）上。正交处理内、外环的转动轴，外环呈360°全周转动。将二自由度挠性陀螺仪分别装设在内、外环上，借助锁定回路形成速率陀螺，用以量测两轴转动的角速度。 控制放大器：控制放大器对两环上驱动电机转动的控制是根据操作指令和跟踪目标的脱靶量实现的，确保隔离基座摇摆或测量仪的光轴始终锁定施测目标。 脱靶量计算单元：参照由光电跟踪仪测得的图像信息，脱靶量计算单元用以计算目标的脱靶量，处理结果输入控制器作为系统位置环的输入量。 2 系统的技术指标 3 建立系统控制模型 5 结论 本文对光电吊舱稳像系统进行了遗传算法PID研究，通过仿真实验对优化后的控制器进行检验，其阶跃响应曲线平稳，无超调量，对系统的负载扰动具有良好的适应能力。
无人机光电吊舱项目招商引资报告
无人机光电吊舱项目招商引资报告 规划设计/投资分析/产业运营
无人机光电吊舱项目招商引资报告 无人机光电吊舱是无人机吊舱中的一种，一般由可见光相机、红外机芯、信号处理单元、图像压缩单元、稳定平台单元等组成，有拍照和摄像的功能，可实现全天候对远距离目标的追踪、摄像、监控。无人机光电吊舱运用的技术种类较多，并且根据功能不同，技术类型也略有不同，最常用的、具有代表性的技术有三种：红外热成像技术、数字图像处理技术、动态目标跟踪技术。 该无人机光电吊舱项目计划总投资8774.43万元，其中：固定资产投资6842.08万元，占项目总投资的77.98%；流动资金1932.35万元，占项目总投资的22.02%。 达产年营业收入18320.00万元，总成本费用14177.96万元，税金及附加171.57万元，利润总额4142.04万元，利税总额4884.93万元，税后净利润3106.53万元，达产年纳税总额1778.40万元；达产年投资利润率47.21%，投资利税率55.67%，投资回报率35.40%，全部投资回收期4.32年，提供就业职位329个。 重视施工设计工作的原则。严格执行国家相关法律、法规、规范，做好节能、环境保护、卫生、消防、安全等设计工作。同时，认真贯彻“安
全生产，预防为主”的方针，确保投资项目建成后符合国家职业安全卫生的要求，保障职工的安全和健康。 ......
无人机光电吊舱项目招商引资报告目录 第一章申报单位及项目概况 一、项目申报单位概况 二、项目概况 第二章发展规划、产业政策和行业准入分析 一、发展规划分析 二、产业政策分析 三、行业准入分析 第三章资源开发及综合利用分析 一、资源开发方案。 二、资源利用方案 三、资源节约措施 第四章节能方案分析 一、用能标准和节能规范。 二、能耗状况和能耗指标分析 三、节能措施和节能效果分析 第五章建设用地、征地拆迁及移民安置分析 一、项目选址及用地方案
蓝宝石的市场分析和应用前景
蓝宝石的市场分析和应用前景 一、蓝宝石的介绍 蓝宝石(Sapphire)是一种氧化铝(α-Al2O3)的单晶，又称为刚玉。蓝宝石作为一种重要的技术晶体，已被广泛地应用于科学技术、国防与民用工业的许多领域。蓝宝石晶体具有优异的光学性能、机械性能和化学稳定性，强度高、硬度大、耐冲刷，可在接近2000℃高温的恶劣条件下工作。蓝宝石晶体具有独特的晶格结构、优异的力学性能、良好的热学性能。 二、蓝宝石晶体的主要用途 广泛的应用于红外军事装置、卫星空间技术、高强度激光的窗口材料。成为实际应用的半导体GaN/Al2O3发光二极管(LED)、大规模集成电路SOI和SOS 及超导纳米结构薄膜等最为理想的衬底材料。 用于半导体照明产业，如LED，LED能使发光效率提高近10倍，寿命是传统灯具的20倍以上，兼有绿色、环保等优点。目前能用于商品化的衬底只有两种，即蓝宝石和碳化硅衬底。目前全球80%LED企业采用蓝宝石衬底，其原因是碳化硅价格昂贵。 用于民用航天、军工等，如透波窗口、整流罩、光电窗口、护板、陀螺、耐磨轴承等部件。军用光电设备，如：光电吊舱、光电跟踪仪、红外警戒系统、潜舰光电桅杆等。 蓝宝石晶体在民用领域的应用，如条码扫描仪的扫描窗口，永不磨损型雷达表的表蒙，纺织工业的纤维导丝器，照相机外护镜头，耐磨轴承。 三、世界各国的LED产业政策： LED是新一代光源，被公认为是21世纪最具发展前景的高技术领域。目前，世界各个主要国家和地区纷纷制定LED技术与产业发展计划。 日本在1998年就制定了“21世纪光计划”；欧盟从2000年7月，实施了“彩虹计划”，在此基础上，与2004年7月又启动了“固态照明研究项目”，成立了“欧盟光电产业联盟”；韩国在2000年制定了“氮化镓半导体开发计划”，成立了光产业振兴会；美国在2001年启动的“下一代照明计划（NGLI）”及2002年设立的“国家半导体照明研究计划”列入了能源法案；中国在2003年6月17日正式启动了“国家半导体照明计划”；2006年10月，中国科技部启动“十一五”半导体照明工程“863”计划，对半导体照明产业以更大的支持。 四、蓝宝石晶体的主要原料及其生产方法 生产蓝宝石晶体主要原料为5N高纯氧化铝。氧化铝原料纯度是最重要的参数，纯度5N的原料和4N6的长晶原理上说自然是杂质要少，可以减少一定的位错密度和显色等。 五、全球照明政策
新adrc自抗扰控制技术
3.3自抗扰控制技术的MATLAB仿真 自抗扰控制技术是由韩京清教授根据多年实际控制工程经验提出的新的控制理论。在传统的工业和其他控制领域，PID一直占据主导地位。目前，PID 在航空航天、运动控制及其他过程控制领域，仍然占据90%以上的份额。但是，PID自身还是存在缺陷，而韩京清教授正是出于对P1D控制算法的充分认知，尤其是对其缺陷的清晰分析，提出了自抗扰控制技术。 3.3.1自抗扰控制技术概述 自抗扰控制技术的提出是根据对PID控制技术的充分认知，扬其优点，抑其缺点而提出的。传统PID控制技术应用领域很广泛，其控制结构如图3-9所示。 图3-9 传统PID结构 其中， ? + + ? =e k e k d e k u t 2 1 ) (τ τ。众所周知，PID控制原理是基于误差来生成 消除误差控制策略:用误差的过去、现在和变化趋势的加权和消除误差。其优点有:靠控制目标与实际行为之间的误差来确定消除此误差的控制策略，而不是靠被控对象的“输入一输出”关系，即不靠被控对象的“输入-输出”模型来决定控制策略，简单易行，只要选择PID增益使闭环稳定，就能使对象达到静态指标。当然PID控制仍有缺点，其缺点如下 1、采用PID校正系统闭环动态品质对PID增益的交化太敏感，当被控对象处于变化的环 境中时，根据环境的变化经常需要变动PID的增益。 2、“基于误差反馈消除误差”是PID控制技术的精髓，但实际情况中直接取目标与实际 行为之间的误差常常会使初始控制力太大而使系统行为出现超调，而这正是导致使用PID控制技术的闭环系统产生“快速性”和“超调”不可调和矛盾的主要原因。3、PID是用误差的比例、积分、微分的加权和形式来形成反馈控制量的，然而在很多场 合下，由于没有合适的微分器，通常采用PI控制规律，限制了PID的控制能力。 4、PID是用误差的过去、现在和将来的适当组合来产生程制量的。经典PID一般采用线 性取和方法，但是实际系统多为非线性系统，所以非线性拉制器更适合实际情况。5、PID中的误差积分反馈对抑制常值扰动确实有效，但在无扰动作用时，误差积分反馈
NEo红外光电吊舱系统
红外光电吊舱在无人机行业应用的思考 随着大疆发布zenmuseXT的红外热像仪云台以来，红外热像仪在无人机上的应用越来越火热；大疆的红外云台对行业应用的推动与思考，带动了红外热像仪在各个行业的系统应用。使得红外热像仪在无人机行业的应用越来越被客户与市场熟知。 与可见光波段的探测不同，热像仪通过探测物体本身发出的红外热辐射，对景物温度分布进行成像，可以获取比可见光波段更多的信息，机载红外热像仪可用于公安昼夜追踪、嫌疑人搜捕、应急搜寻救援、设备巡检、农林牧渔等。 例如： 森林消防使用无人机载热像仪进行森林防火，及时发现高温易燃点； 在农业领域，使用热像仪航空拍摄可检测地表和作物温度，了解灌溉情况。 在环保领域，由于工业污水温度以及工业气体污染排放均有比较明显的温度信息，环保部门采用无人机搭载热像仪，在白天夜晚均可直观发现污水、气体排放。 在公安领域，机载红外热像仪可以在白天以及夜间对犯罪嫌疑人进行区域监控或者区域搜索，并且可以在有雾或者烟的场景下使用； 在应急领域，例如燃烧、爆炸等场合，红外热像仪更可以清晰的获取到现场的一手温度信息，并且不受夜间或者烟雾的影响。 在电力巡检上，红外热像仪更可以监控到电缆或者线塔等部位的异常温度点，具有定位更加精准的优势。
和云台相比，光电吊舱以其可靠性高、适应性强、力矩刚度大、集成跟踪锁定功能，相信比云台具有更大的应用空间。 北京云汉通航科技有限公司的NEO红外单兵光电吊舱与传统厂商的红外云台相比，具有以下的性能参数： 1.防护等级 NEO红外吊舱具有完整的防护设计，具有防水防尘功能，能够在中雨、沙尘天气下正常工作，具有-20~50摄氏度的工作温度； 2.跟踪锁定功能 NEO红外吊舱集成图像处理模块，具备在50帧率下的目标跟踪锁定的 功能；该功能在公安警用、森林防火、环保、电力等应用上具有非常大 的价值；
2018-2024年中国航空光电吊舱行业现
2018-2024年中国航空光电吊舱行业现状分析及赢利性研究预测报告报告目录（部分）：第一部分市场发展现状第一章航空光电吊舱行业概述第一节航空光电吊舱行业定义第二节航空光电吊舱行业发展历程第三节航空光电吊舱产业链分析第二章我国航空光电吊舱行业发展现状第一节xx 航空光电吊舱行业发展概述 一、xx 航空光电吊舱行业发展历程 二、xx 航空光电吊舱行业发展面临问题第二节我国航空光电吊舱行业发展状况 一、2011-2017年中国航空光电吊舱行业发展回顾 二、2011-2017年航空光电吊舱行业发展情况分析 三、2011-2017年我国航空光电吊舱市场特点分析第三节xx 航空光电吊舱行业市场规模分析 一、2011-2017年中国航空光电吊舱市场规模分析 二、2018-2024年中国航空光电吊舱市场规模预测第三章xx 航空光电吊舱行业区域市场分析第一节xx 一、2011-2017年行业发展现状分析 二、2011-2017年市场规模情况分析 三、2018-2024年市场需求情况分析 四、2018-2024年行业发展前景预测 五、2018-2024年行业投资风险预测
第二节xx 第三节xx 第四节xx 第五节xx 第六节xx 第七节xx 第四章航空光电吊舱行业投资与发展前景分析 第一节2018-2024 年航空光电吊舱行业投资情况分析 一、2018-2024年总体投资结构 二、2018-2024年投资规模情况 三、2018-2024年投资增速情况 四、2018-2024年分行业投资分析 五、2018-2024年分地区投资分析 第二节航空光电吊舱行业投资机会分析 一、航空光电吊舱投资项目分析 二、可以投资的航空光电吊舱模式 三、2018-2024年航空光电吊舱投资机会 四、2018-2024年航空光电吊舱投资新方向第三节航空光电吊舱行业发展前景分析 一、航空光电吊舱市场发展前景分析 二、我国航空光电吊舱市场蕴藏的商机
民用无人机发展现状及应用分析
民用无人机发展现状及应用分析 一、民用无人机行业发展现状 中投顾问在《2016-2020年中国无人机行业深度调研及投资前景预测报告》中表示，民用无人机的发展要归功于军用技术的民用化，与军用无人机的百年历史相比，民用无人机从20世纪80年代才开始起步，在近十年里得到了真正全面的发展。与军用无人机高空、高速、远程和高续航等要求不同，民用无人机技术要求低、更注重经济性，军用技术的民用化降低了无人机市场进入门槛和研发成本，使得民用无人机得以快速发展。 主要的军用无人机制造国如美国、以色列、欧洲和日本等均加快民用无人机产业化，民用无人机进入普及时代。 图表世界民用无人机不同领域销售额占比 资料来源：中投顾问产业研究中心
图表不同用途民用无人机 资料来源：中投顾问产业研究中心 民用领域对无人机的飞行速度要求通常在100公里/每小时以下，飞机高度在3000米以下，某些特殊应用飞行高度在4000-5000米。无人机已广泛应用于防灾减灾，搜索营救，边防巡逻，森林防火，气象探测和农作物估产，管道巡检等领域。由于小型无人机的航空特性和大面积巡查的特点，在洪水，旱情，地震和森林大火等自然灾害实时监测和评估方面具备特别优势。 中投顾问在《2016-2020年中国无人机行业深度调研及投资前景预测报告》中表示，民用无人机下游需求非常广泛，包括农业、电力石油、检灾、林业、气象、国土资源、安防、海洋水利、测绘、城市规划等多个行业。近年来无人机在民用市场的应用受到越来越多的关注，如农林植保和巡检两个领域，无人机需求较为迫切，且具备较大的市场规模。我们认为其它行业的潜在需求也将逐步显现，我国民用无人机市场空间巨大，将进入快速发展期。 二、中国民用无人机的应用情况 中投顾问在《2016-2020年中国无人机行业深度调研及投资前景预测报告》中表示，中国无人机起步较早，20世纪80年代，西北工业大学D-4固定翼无人机就对地图测绘和地质勘探做了尝试，但是民用无人机领域开发长期以来没有受到足够的重视。直到近年来由于需求牵引，尤其是灾害频发急需一种灾情监视评估和搜救手段，民用无人机才得到充分关注。
基于自抗扰控制(ADRC)的无刷直流电机控制与仿真
一、研究意义 1.研究意义 由于无刷直流电机在四旋翼飞行器控制中的关键作用以及在生产实践中日益广泛的应用，设计快速且平稳的控制系统成为首要任务。目前, 基于现代控制理论的高性能异步电机调速方法主要是依靠精确的数学模型加上传统的P ID控制。PID控制实际应用效果较好，但又无法避免对负载变化的适应能力差、抗干扰能力弱和受系统参数变化影响等弱点，而且交流调速系统具有非线性、强耦合、多变量及纯滞后等特性, 很难用精确的数学模型描述, 这就使得基于精确数学模型的传统控制方法面临严重的挑战。另外, 经典P ID控制需要根据运行工况的不同而调节控制器参数, 无刷直流电机又具有数学模型复杂，非线性等特点，这给现场调试增加了难度。 2.国内外研究状况及发展 （1）无刷直流电机基本控制方法 无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。无刷电机是指无电刷和换向器(或集电环)的电机，又称无换向器电机。 直流无刷电动机的电机本身是机电能量转换部分，无刷电机的转子上装有永磁体，定子上是电枢，与有刷电机正好是相反的。它除了电机电枢、永磁励磁两部分外，还带有传感器。电机本身是直流无刷电机的核心，它不仅关系到性能指标、噪声振动、可靠性和使用寿命等，还涉及制造费用及产品成本。由于采用永磁磁场，使直流无刷电机摆脱一般直流电机的传统设计和结构，满足各种应用市场的要求，并向着省铜节材、制造简便的方向发展。 直流无刷驱动器包括电源部及控制部，电源部提供三相电源给电机，控制部则依需求转换输入电源频率。 电源部可以直接以直流电输入(一般为24V)或以交流电输入(110V/220 V)，如果输入是交流电就得先经转换器(converter)转成直流。不论是直流电输入或交流电输入要转入电机线圈前须先将直流电压由换流器(inverter)转成3相电压来驱动电机。换流器(inverter)一般由6个功率晶体管(V1～V6)分为上臂(V1、V3、V5)/下臂(V2、V4、V6)连接电机作为控制流经电机线圈的开关。控制部则提供PWM(脉冲宽度调制)决定功率晶体管开关频度及换流器(inverter)换相的时机。直流无刷电机一般希望使用在当负载变动时速度可以稳定于设定值而不会变动太大的速度控制，所以电机内部装有能感应磁场的霍尔传感器(hall-sensor)，做为速度之闭回路控制，同时也做为相序控制的依据。但这只是用来做为速度控制并不能拿来做为定位控制。电机驱动电路如图？所示。 图1 无刷直流电机的控制电路
自抗扰控制技术简介
自抗扰控制技术简介 1．自抗扰控制技术概述 1.1 什么是自抗扰控制技术 自抗扰控制器（Auto/Active Disturbances Rejection Controler，ADRC）技术，是发扬PID控制技术的精髓并吸取现代控制理论的成就，运用计算机仿真实验结果的归纳和总结和综合中探索而来的，是不依赖被控对象精确模型的、能够替代PID控制技术的、新型实用数字控制技术。 1.2 自抗扰控制技术的提出者——韩京清 韩京清，朝鲜族, 1937生，系统与控制专家，中国科学院数学与系统科学研究院系统科学研究所研究员、博士生导师,长期从事控制理论与应用研究工作，是我国控制理论和应用早期开拓者之一。 韩京清先生于1998年正式提出自抗扰控制这一思想。在这个思想提出之后，国内外许多研究者都围绕着“自抗扰控制”展开实际工程应用的研究。同时，自抗扰控制的理论分析的研究也在不断的深入。 1.3 自抗扰控制技术的特点和优点 （1）自抗扰控制器采用“观测＋补偿”的方法来处理控制系统中的非线性与不确定性，同时配合非线性的反馈方式，提高控制器的动态性能。 （2）自抗扰控制器算法简单、易于实现、精度高、速度快、抗扰能力强。 （3）统一处理确定系统和不确定系统的控制问题；扰动抑制不需外扰模型或者外扰是否观测；控制算法不需辨识控制对象；统一处理非线性和线性系统；可以进行时滞系统控制；解耦控制只要考虑静态耦合，不用考虑动态耦合等。 2．自抗扰控制技术提出的背景
2.1 现代控制理论的缺点和改进 现代控制理论以状态变量描述为基础，以状态反馈实现极点配置来改善全局动态特性的问题。因而，此种控制的主要手段是状态反馈。“这种全局控制方法需要知道关于开环动态特性的先验知识和状态变量的信息，这在许多工程实际中是很不现实的，因为工程实际提供不了有关开环动态特性的多少先念知识，因此这种全局控制方法是很难在实际中得到应用。”这就是现代控制理论的缺点，这也限制了这种控制方法在工程实际中的应用。 事实上，要实现控制目的，不一定要知道系统的开环动态特性。实现控制的主要目的是施加控制力，使目标值与输出值之间的误差衰减下去，因而只需要知道开环动态特性的具体表现量。这就是将状态反馈的理念转换为误差反馈的理念。图（1）、图（2）是这两种控制方式的框图。 图（1）基于状态反馈的全局控制方法 图（2）基于误差反馈的“过程的控制” 2.2 PID控制的优缺点 PID控制的主要优点是：“不用被控对象的精确模型，只用控制目标与对象实际行为的误差来产生消除此误差的控制策略的过程控制思想，是PID留给人类的宝贵思想遗产，是PID控制技术的精髓。”也正是因为这个原因，PID控制才能在控制工程实践中得到广泛有效的应用。
科技成果——高精度多框架光电吊舱
科技成果——高精度多框架光电吊舱技术开发单位 中国航天科技集团公司北京航天控制仪器研究所 技术简介 高精度多框架光电吊舱广泛应用于边界巡逻、海岸巡防、安全搜救、执法安全、森林防火、环境监视、输油管道检查、高压线检查、影视航拍等工作。多框架光电吊舱采用多框架架构技术，基于陀螺稳定原理，通过数字化和先进驱动技术，利用内外两层框架实现稳定控制，有效隔离载体运动向内部载荷平台的传导。机载多框架光电吊舱适用于直升机、固定翼等多种类型的有人/无人飞机，在强振动、大风阻等不利扰动环境下，保持吊舱内部载荷平台微弧级精度稳定。 机载多框架光电吊舱根据配备的载荷（如高清摄像机、红外传感器、激光测距仪、激光指示器等），完成影视拍摄、昼夜侦察、目标跟踪与定位及武器导引等功能。本项目的目标是研制配备高清摄像机的高精度五框架影视吊舱，并在高精度多框架控制技术成熟的基础上研制警用/军用吊舱，形成完整的多框架光电吊舱研发、生产与市场开拓体系。 技术指标 （1）稳定平台性能指标 方位轴：360°×n（连续）；俯仰轴：-20°到100°（光轴水平为0°）；最大角速度：≥60°/s；最大角加速度：≥60°/s2；光轴稳定精度：≤10μrad（RMS）；
（2）综合要求 系统重量：≤45kg；工作海拔高度：＜6000m；直流电压：23.5-29.5V；平均功耗：平均≤200W；最大：≤500W。 （3）环境条件 工作温度：-15℃到45℃；存储温度：-40℃到65℃；振动：正旋扫频，垂直轴向5g（20Hz-500Hz），水平方向2g（20Hz-500Hz）；电磁兼容性：根据GJB151A要求，保证与载机系统兼容工作。 技术特点 （1）高性能惯性器件的应用技术； （2）多框架光电吊舱的数学模型建立与分析技术； （3）多框架光电吊舱的先进控制技术； （4）多框架光电吊舱的载荷应用与集成技术； （5）多框架光电吊舱的高可靠性设计技术。 （6）红外热像仪等载荷应用技术； （7）图像跟踪与目标识别技术。 技术水平国际先进 可应用领域和范围 广泛应用于无人机侦察、高动态影视拍摄、反恐安防、航空遥感测量等领域。 专利状态已取得专利5项 技术状态批量生产、成熟应用阶段 合作方式合作开发、技术服务
自抗扰控制技术在微机电换能器中的应用
第30卷第12期2013年12月 控制理论与应用 Control Theory&Applications V ol.30No.12 Dec.2013自抗扰控制技术在微机电换能器中的应用 DOI:10.7641/CTA.2013.31016 董莉莉? (克里夫兰州立大学,俄亥俄州克里夫兰市44115,美国) 摘要:自抗扰技术,作为一门新兴的鲁棒控制技术,能够成功补偿微机电制造上的缺陷以及周围环境的扰动,从而提高微机电传感器和执行器的性能,增加它们的测量及移动精度.本文介绍了自抗扰技术在微机电陀螺仪和静电执行器两大微机电换能器上的应用.通过使用此项控制技术,微机电陀螺仪可精确测量并输出匀速及时变角速度.此外,一种模型辅助自抗扰控制器被首次应用到微执行器上.此模型辅助自抗扰控制器建立在部分模型已知的基础上.它能够在外干扰存在的情况下,把静电执行器的位移范围提高到电容间距的99%.模型辅助自抗扰控制器的抗噪声能力也优于传统的自抗扰控制器.作者用仿真和实验结果向读者展示了自抗扰技术在微机电领域的鲁棒性,有效性和实用性. 关键词:微机电系统;微机电陀螺仪;静电执行器;自抗扰控制;鲁棒性 中图分类号:TP202+.1文献标识码: Application of active disturbance rejection control to micro-electro-mechanism system transducers DONG Li-li? (Cleveland State University,Cleveland,OH44115,USA) Abstract:Active disturbance rejection control(ADRC)is an emerging robust control technology.It improves the performance of micro-electro-mechanism system(MEMS)sensors and actuators and increases their measurement and displacement accuracies through effectively compensating the imperfections in micro-fabrications and environmental vari-ations.The applications of an ADRC to MEMS gyroscopes and electrostatic actuators are introduced in this paper.The ADRC facilitates accurate sensing of both constant and time-varying rotation rates for MEMS gyroscopes.In addition, an alternative ADRC is initially applied to an electro-static actuator.The alternative ADRC is constructed based on par-tially known model information.It drives and stabilizes the displacement output of an electrostatic actuator to99%of full capacitor gap despite of the presence of disturbance.The alternative ADRC also has better noise rejection capability than traditional ADRC.Simulation and experimental results demonstrate the robustness,effectiveness and feasibility of the ADRC in MEMS area. Key words:micro-electro-mechanism system(MEMS);MEMS gyroscope;electro-static actuator;active disturbance rejection control;robustness 1引言(Introduction) 微机电陀螺仪和静电执行器同属于微机电(micro-electro-mechanical system,MEMS)换能器.微机电陀螺仪是角速度和角位移传感器.静电执行器负责将静电信号转换成机械移动.随着微机电制造技术的日新月异,MEMS换能器在近20年来得到了飞速的发展.它们体积小(只有微米或者毫米量级)、重量轻、成本低、耗能少、便于携带,已经被广泛应用到航天系统、军事制导、家用电器和汽车工业中[1]. 微机电陀螺仪的测量精度主要取决于硅片的机械振动.然而微机电制造技术的缺陷会造成微陀螺仪内部驱动机构的错位,驱动和感应部位的非对称,以及质量与中心轴的偏离[2].这些机械系统的缺陷将引起微陀螺系统参数的不确定性,再加上周围环境变化所带来的外扰动,最终会导致测量误差的产生.传统的机械补偿能够减少一部分由于制造缺陷所带来的误差.然而机械补偿不但耗时、成本高,而且很难在一个小如硬币的微陀螺仪上实行.因此,需要一个能够成功消除(或大大减少)机械误差,提高微陀螺测量精度和稳定性的鲁棒控制器进行电补偿. 一个自由度的平板静电执行器(又称作微执行器)由固定和移动电板组成.两个平行电板在电场中充电后会形成电容.当改变电容器的控制电压时,移动电板可离开原始位置,上下移动.然而由于系统本 收稿日期:2013?09?26;收修改稿日期:2013?12?07.?通信作者.E-mail:L.Dong34@https://www.360docs.net/doc/642549205.html,.
7kg光电吊舱技术规格书
1 / 4 凯迈（洛阳）测控有限公司 某型光电吊舱 凯迈（洛阳）测控有限公司
2 / 4 凯迈（洛阳）测控有限公司 某型光电吊舱 本规格书规定了某型光电吊舱的组成、功能及技术指标，可作为供需双方签署合同的技术协议附件。 某型光电吊舱组成如图1所示，吊舱本体外观图如图2所示，升降机构外形图如图3所示。 图1 组成框图 图2 吊舱本体外形图
3 / 4 凯迈（洛阳）测控有限公司 图3 升降机构外形图 1. 功能 1) 具有可见光摄像功能。可见光摄像机具备PAL 制式和高清制式，PAL 制式 用于无线链路传输，高清制式用于内部存储。 2) 具有数码照相功能。可在内部存储高分辨率照片。 3) 具有视频切换功能，可实时进行可见光摄像机与数码照相机的视频切换。 4) 具有红外夜视功能，可在夜间条件下对目标进行观察 5) 具有陀螺增稳功能，实现传感器瞄准线稳定。 6) 具有跟踪功能，可对固定或移动目标进行实时自动跟踪。 7) 具有自检、手动、锁定、扫描、跟踪/搜索、保护等多种工作模式。 8) 可定制升降机构，实现光电吊舱的实时升降，有效对光电吊舱进行保护。 9) 可选地面操控单元，可在地面对光电吊舱进行各种工作模式和状态的控制。 10) 可选无线传输单元，实现通讯和视频信号的空地链接。 2. 性能 2.1总体 1) 可见光摄像机作用距离：在大气能见度大于10km 条件下，对3m ×6m 目标 的识别距离不小于3km ； 2) 搜索范围：方位360°连续，俯仰 -60°～+20°； 3) 最大搜索角速度：≥ 30°/s ； 4) 跟踪精度：≤ 2%视场角（RMS ）； 5) 稳定精度：≤ 100μrad （RMS ）； 2.2可见光摄像机 1) 传感器类型：1/2.8″ Progressive Scan CMOS ； 2) 视频输出信号：支持高清及标清格式； 3) 高清分辨率：1920(H)×1080(V)； 4) 视场：2.3°×1.2°～65.1°×36.6°。 2.3数码照相机（可选） 1) 分辨率：不小于1400万像素； 2) 焦距：18mm ～105mm 。 2.4红外仪（可选） 1）分辨率：640×512非制冷；
7kg光电吊舱技术规格书
7k g光电吊舱技术规格书-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
某型光电吊舱 凯迈（洛阳）测控有限公司 某型光电吊舱 2
3 本规格书规定了某型光电吊舱的组成、功能及技术指标，可作为供需双方签署合同的技术协议附件。 某型光电吊舱组成如图1所示，吊舱本体外观图如图2所示，升降机构外形图如图3所示。 图1 组成框图 图2 吊舱本体外形图 图3 升降机构外形图 1. 功能 1) 具有可见光摄像功能。可见光摄像机具备PAL 制式和高清制式，PAL 制 光电吊舱 地面操控设备 可选 无线传输设备 可选 某型光电吊舱 升降机构 可选
式用于无线链路传输，高清制式用于内部存储。 2)具有数码照相功能。可在内部存储高分辨率照片。 3)具有视频切换功能，可实时进行可见光摄像机与数码照相机的视频切 换。 4)具有红外夜视功能，可在夜间条件下对目标进行观察 5)具有陀螺增稳功能，实现传感器瞄准线稳定。 6)具有跟踪功能，可对固定或移动目标进行实时自动跟踪。 7)具有自检、手动、锁定、扫描、跟踪/搜索、保护等多种工作模式。 8)可定制升降机构，实现光电吊舱的实时升降，有效对光电吊舱进行保 护。 9)可选地面操控单元，可在地面对光电吊舱进行各种工作模式和状态的控 制。 10)可选无线传输单元，实现通讯和视频信号的空地链接。 2.性能 2.1总体 1)可见光摄像机作用距离：在大气能见度大于10km条件下，对3m×6m目 标的识别距离不小于3km； 2)搜索范围：方位360°连续，俯仰 -60°～+20°； 3)最大搜索角速度：≥ 30°/s； 4)跟踪精度：≤ 2%视场角（RMS）； 5)稳定精度：≤ 100μrad（RMS）； 2.2可见光摄像机 1)传感器类型：1/2.8″ Progressive Scan CMOS； 2)视频输出信号：支持高清及标清格式； 3)高清分辨率：1920(H)×1080(V)； 4)视场：2.3°×1.2°～65.1°×36.6°。 2.3数码照相机（可选） 1)分辨率：不小于1400万像素； 2)焦距：18mm～105mm。 2.4红外仪（可选） 1）分辨率：640×512非制冷； 2.5环境适应性 1)环境温度 工作温度：－20℃～＋55℃， 储存温度：－40℃～＋65℃； 4
基于自抗扰控制(ADRC)的无刷直流电机控制与仿真
研究意义 1?研究意义 由于无刷直流电机在四旋翼飞行器控制中的关键作用以及在生产实践中日益广泛的应用，设计快速且平稳的控制系统成为首要任务。目前，基于现代控制理论的高性能异步电机调速方法主要是依靠精确的数学模型加上传统的 P ID控制。PID控制实际应用效果较好，但又无法避免对负载变化的适应能力差、抗干扰能力弱和受系统参数变化影响等弱点，而且交流调速系统具有非线性、强耦合、多变量及纯滞后 等特性，很难用精确的数学模型描述，这就使得基于精确数学模型的传统控制方法面临严重的挑战。另 外，经典P ID控制需要根据运行工况的不同而调节控制器参数，无刷直流电机又具有数学模型复杂，非 线性等特点，这给现场调试增加了难度。 2?国内外研究状况及发展 （1）无刷直流电机基本控制方法 无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。无刷电机是指无电刷 和换向器（或集电环）的电机，又称无换向器电机。 直流无刷电动机的电机本身是机电能量转换部分，无刷电机的转子上装有永磁体，定子上是电枢，与有刷电机正好是相反的。它除了电机电枢、永磁励磁两部分外，还带有传感器。电机本身是直流无刷电机的核心，它不仅关系到性能指标、噪声振动、可靠性和使用寿命等，还涉及制造费用及产品成本。由于采用永磁磁场，使直流无刷电机摆脱一般直流电机的传统设计和结构，满足各种应用市场的要求，并向着省铜节材、制造简便的方向发展。 直流无刷驱动器包括电源部及控制部，电源部提供三相电源给电机，控制部则依需求转换输入电源频率。 电源部可以直接以直流电输入（一般为24V）或以交流电输入（110V/220 V），如果输入是交流 电就得先经转换器（con verter）转成直流。不论是直流电输入或交流电输入要转入电机线圈前须 先将直流电压由换流器（inverter）转成3相电压来驱动电机。换流器（inverter）一般由6个功率 晶体管（V1?V6）分为上臂（V1、V3、V5）/下臂（V2、V4、V6）连接电机作为控制流经电机线圈的开关。控制部则提供PWM脉冲宽度调制）决定功率晶体管开关频度及换流器（inverter）换相的时机。直流无刷电机一般希望使用在当负载变动时速度可以稳定于设定值而不会变动太大的速度控制，所以电机内部装有能感应磁场的霍尔传感器（hall-se nsor），做为速度之闭回路控制，同时也做 为相序控制的依据。但这只是用来做为速度控制并不能拿来做为定位控制。电机驱动电路如图？所示。 图1无刷直流电机的控制电路
无人机光电吊舱项目立项报告
关于无人机光电吊舱项目 立项报告 一、建设背景 依托国家实施的“一带一路”等重大发展战略，用发展新空间培育发展新动力，用发展新动力开拓发展新空间，变资源优势为发展优势和竞争优势。 （一）拓展区域发展空间 发挥城市群辐射带动作用，优化城镇化布局和形态，加快提升城镇群的整体实力。支持绿色城市、智慧城市、森林城市建设和城际基础设施互联互通。培育壮大若干一体化发展区域。推进城乡发展一体化，开辟农村广阔发展空间。 （二）拓展产业发展空间 支持传统产业优化升级，积极培育高端成长型产业，支持新兴接替产业发展。加快发展现代服务业。加快推进重点领域与互联网融合发展。推广新型孵化模式，鼓励发展众创、众包、众扶、众筹空间。规范互联网金融发展，稳步发展互联网支付、股权众筹融资、网络借贷、互联网基金销售等新型金融业态。
（三）拓展基础设施建设空间 实施重大公共设施和基础设施建设工程，推进城乡一体化进程， 提升城乡基本公共服务水平，满足经济社会发展需求。 （四）拓展网络经济空间 全面落实网络强国战略、“互联网+”行动计划、分享经济、国家 大数据战略等重大举措，利用大数据和互联网的规模优势和应用优势，借势加快信息化和新型工业化进程。 无人机光电吊舱是无人机吊舱中的一种，一般由可见光相机、红 外机芯、信号处理单元、图像压缩单元、稳定平台单元等组成，有拍 照和摄像的功能，可实现全天候对远距离目标的追踪、摄像、监控。 无人机光电吊舱运用的技术种类较多，并且根据功能不同，技术类型 也略有不同，最常用的、具有代表性的技术有三种：红外热成像技术、数字图像处理技术、动态目标跟踪技术。 无人机光电吊舱技术要求较高，以工业级市场为例，技术指标重 点指续航时间、载重量、任务载荷和作业半径。其中任务载荷是关键，任务载荷可实现的功能是工业级无人机光电吊舱在行业应用中的核心 竞争力。但目前中国市场中的无人机光电吊舱产品技术水平普遍不高，
自抗扰控制简介
目录 目录 目录 (1) 1 绪论 (1) 2 问题描述 (1) 3 发展现状 (2) 3.1 非线性跟踪微分器 (2) 3.2 扩张状态观测器 (3) 3.3 自抗扰控制律 (4) 3.4 参数整定问题 (4) 4 未来展望 (15分) (4) 5 结论 (5) 参考文献 (6)
1 绪论 自抗扰控制是韩京清先生以对控制理论的反思为开端提出的以反馈系统的标准型（积分器串联型）为基础，以工程控制的鲁棒性为目标的控制技术[1-5]。其思想是以工业界占主导地位的PID控制为出发点，在改进非线性PID的基础上提出自抗扰的概念，算法简单，在未知强非线性和不确定强扰动的作用下仍能够保持控制精度。在国内，自抗扰控制技术在四旋翼无人机控制[6]、航天器姿态控制[7]、精密车床中快速刀具的伺服控制[8]、电机的励磁控制[9]等方面均有应用案例。在国外，自抗扰控制于2009年通过了运动控制的工业评估[10]；2013年，德州仪器开始在全球发布以自抗扰为技术核心的运动控制芯片[11]。可见，自抗扰控制技术具备巨大的潜力与工程应用前景。 2 问题描述 1989年，韩京清先生提出了对控制领域的疑问——模型论还是控制论。模型论“靠系统的数学模型去找控制率”，后者依靠的是系统的“某些响应特征或过程的某些实时信息”。 而“通过误差来消除误差”正是简单的线性PID所蕴含的朴素思想，也是PID能够在工业界获得广泛应用的原因。而以现代控制理论为代表的控制理论虽然在数学上严密可证，然而在实际应用中却较少，因为实际的控制对象总是不可避免地存在未知与不确定性。因此，反思控制理论数学化带来的理论与工业实践的脱节，探索新的控制技术与理论是有必要的。而自抗扰控制技术就是基于以上的问题，以PID为出发点，探索控制技术与理论的新方向。