红外跟踪仿真系统.ppt

红外飞行目标近距离跟踪半实物仿真系统的 机械传动机构设计 总体方案 机械机构设计基本出发点 满足功能要求 满足精度要求 有利于光学调整 满足体积和重量要求 便于加工 便于维护 满足防震、防冲击要求 项目实施方案 系统功能划分 仿真器的光学系统 视场光阑大小 通过视场光阑大小的变化可以确定目标的距离，是因为视场光阑大小与实战的红外目标像光斑大小对应，其本质是反映了实际运行时视场角的变化。 物高已知，视场角2?和目标距离的关系为： 视场角 实际系统中 在仿真器中, 设光阑直径为d,d/f为视场角 d= 400*(0.0375~0.0015)=15~0.6mm 正方形光阑对角线长a : aa/2=π(d/2)(d/2) a=1.253d a=18.8~0.752 mm 传动方案 齿轮传动机构 因目标为园形，视场光阑采用园形最好。考虑选用彩虹光阑。 旋转时光阑口径变化 这种装置由许多光阑片组成。不足的是光阑片很薄，受热性能不好; 工作时所有的光阑片都转动，也容易卡死; 最小孔径有限。 螺旋旋传动机构由滚珠丝杆驱动的两个有一定开口形状的金属叶片组成的,两段螺纹旋向相反. 　叶片开口形状即视场光阑形状,开口变化速度由滚珠丝杆驱动实现。 叶片形状简单,精度高, 占的垂轴空间尺寸较大 需联轴器或加一级齿轮传动 响应速度 光学凸轮槽（不是凸轮传动机构） 两个步进电机,各自驱动一个带有光学凸轮槽的金属叶片相对转动,则在两个叶片的光学凸轮槽相叠合的部分可形成“正方形”或“矩形”或“三角形”的通光孔。图中，(a)为带槽的叶片形状，(b)为两叶片重叠为最大时的正方形通孔， (c)为转动某一角度后的形状。 (a) (b) (c) 保持两个叶片相对同步转动时，该通光孔的形状为“正方形”,仅有边长的大小变化。如果两个叶片不是同步转动,通光孔形状变为“矩形”。可以用此来对进入角变化进行模拟。此机构比滚珠丝杆简单，开口大小变化速度由步进电机控制实现，叶片槽的形状为指数曲线，加工较困难，精度较难保证。 杠杆传动机构由偏心轮带动杠杆运动，使光阑片在导轨上下移动，通光口径变化，它占用体积也较大。 带传动机构 视场光栏的开口大小的变化，由电机通过钢带驱动两个带有开口的遮光片来实现。电机在顺时针和逆时针转动时，由于两个遮光片相向和背离运动，使视场光栏的开口变小和变大，且始终保持形状不变 齿轮齿条传动机构一个齿轮，上下各一条齿条。齿轮转动时，上下齿条等速的相对移动，带动两个有开口的光阑片相对移动，开口大小变化，实现了视场光阑大小变化 总体设计 1支撑 2导向 3精度 （1）措施 （2）零件精度 4限位 5强度 6装配与调整 7布局 实际仿真系统 立板结构： 机械强度高，变形小 框架结构； 光学调整困难、不便于维修 装配、维修方便 项目实施方案 项目实施方案 控制系统设计 控制系统设计的主要任务包括伺服系统总体设计，执行电机设计与选型，以及运动/传动机构设计。 项目实施方案 电机选型 本系统具有以下特点： 1、受控元件和装置转动惯量小 2、负载所需扭矩适中 3、对运动速度要求不太高 4、在工作过程中可能需要频繁启停 5、因系统结构原因，要求电机轻便小巧 项目实施方案 电机选型 电机参数的确定 1、计算负载惯量 2、根据惯量匹配原则计算电机惯量 3、计算所需电机最大转速 4、计算负载转矩 5、计算电机功率 项目实施方案 控制软件运行流程 工作时，上位仿真机发出的仿真弹道参数（目标相对导弹的位置、姿态、干扰投放时序、速度等），由工控机接收控制目标光闸、目标光阑、干扰光闸、干扰光阑和中远距模拟装置按时序工作，实现弹目远近距离变化、姿态角引起的能量变化、干扰生成以及相对于目标的分离运动。 镜筒应力云图 镜筒变形图 Z向 Y向 X向 系统整体各向变形云图 有限元分析结论： 镜筒结构在承受40g重力加速度后，镜筒结构最大应力和最大变形发生在Z方向上，其最大应力为2.404Mpa，最大应变为0.006mm。变形和应力小于光学系统允许的偏差，完全能够满足光学系统要求。 对整体结构进行了分析。为了减轻重量，挖了许多孔，但仍有近30kg。分析结果功率谱满足，变形较大，应力亦较大。不过全在弹性变形范围内，应力没有超出屈服极限，只是安全系数不大。 控制参量 + 伺服电机 齿轮 受控元件 - 速度检测 位置检测 电流检测 多参量反馈半闭环伺服系统 综合性能、供电、货源和成本考虑，选用体积小，性能稳定的小惯量交流伺服电机。 目干能量比 弹目距离 探测角 干扰投放模式 将仿真参数转