一种二维指向机构伺服控制方法及系统与流程

技术特征：

1.一种二维指向机构伺服控制方法，其特征在于实现步骤如下：

步骤一、利用光学系统的角度关系和光学反射矢量的基本理论，建立快速扫摆镜的方位轴、俯仰轴与成像光轴的指向特性方程；

步骤二、利用步骤一所得的指向特性方程，结合摆镜到焦平面的焦距f、像元尺寸d等信息建立指向镜转角到出射光轴视线角的映射关系；

步骤三、将指向镜转角到出射光轴视线角的映射关系结合控制理论，设计指向控制律，调节指向控制系统的传递函数特性，使系统稳定。

2.根据权利要求1所述二维指向机构伺服控制方法，其特征在于：所述步骤一中，利用光学系统的角度关系和光学反射矢量的基本理论，建立快速扫摆镜的方位轴、俯仰轴与成像光轴的指向特性方程如下：

$I_0^{\′}=\left[\begin{array}{c}{I}_x^{\′}\\ I_y^{\′}\\ I_z^{\′}\end{array}\right]=(G_{10}\·R\·G_{10}^{-1})\·I_0$

I′₀为系统视轴方向，I₀为入射光线，R为反射矩阵，G₁₀为旋转辅助矩阵。为视轴方位角，θ为俯仰角。

3.根据权利要求1所述的二维指向机构伺服控制方法，其特征在于：所述步骤二中，建立指向镜转角到视线角的映射关系如下：

α为二维指向镜方位轴转角，β为二维指向镜俯仰轴转角，Δ₁与Δ₂为无穷小量，K₁、K₂为指向镜转角到视线角的线性增益。

4.根据权利要求1所述的二维指向机构伺服控制方法，其特征在于：所述步骤三中，设计指向控制律，调节系统的传递函数特性具体如下：

$G_{cl}=\frac{G_c{G}_p{K}_1{K}_2}{1+G_p{G}_v+G_c{G}_p{K}_1{K}_2}$

G_cl为指向控制率传递函数，G_c为PID控制器，G_p为二维指向机构模型，G_v为内环速度反馈控制器，K₁、K₂为线性增益。

5.一种二维指向机构伺服控制系统，其特征在于：包括主成像相机、测量相机、快速图像处理器、指向控制器、D/A转换、指向镜驱动器、二维指向镜7和主镜头；成像目标光束由主镜头进入，经相同的光路后，进入主成像相机和测量相机，利用测量相机的图像数据，在快速图像处理器中对图像进行实时处理，在指向控制器中进行计算，生成二维指向镜的驱动信息，并对二维指向镜进行角度伺服，控制光路指向，测量相机的采集得到新的图像数据，在快速图像处理器中对图像进行实时处理，形成闭环控制。