光电跟踪器三自由度船摇自稳定模型仿真与性能提升

本文主要探讨了光电跟踪器在船舶运动中的自稳定建模及其仿真技术。传统的光电跟踪器往往仅针对横摇（pitch）和纵摇（roll）进行建模，但在实际应用中，船的艏摇（yaw）也会对跟踪精度造成影响。为了克服这一局限，研究人员提出了一个完整的三自由度视轴稳定模型，该模型考虑了船体的三维运动对光电跟踪器的影响。 首先，作者采用位置坐标变换，将大地坐标系中的位置引导数据转换到甲板坐标系，这样可以在船体运动时保持光电跟踪器与目标之间的相对稳定性，有效地缓解船摇带来的位置扰动问题。这种转换确保了跟踪器能够在不断变化的甲板参考框架内精确捕获目标。 其次，通过速度坐标变换，建立了视轴速度干扰模型，该模型捕捉到了船摇速度变化对跟踪器视轴的影响。针对这种情况，文中采用了前馈控制技术，这是一种先进的控制策略，它能够预测并抵消预期的干扰，从而补偿船摇速度扰动，显著提高了光电跟踪器在复杂海况下的定位精度和动态性能。 通过所建立的模型进行仿真分析，结果令人满意，结果显示光电跟踪器的视轴指向与船摇扰动之间的隔离度超过了40分贝。这意味着即使在五级海况下，光电跟踪器依然能够实现有效的自稳定功能，其跟踪性能得到了显著提升。这种自稳定技术对于保证精密测量设备在海上恶劣环境中的稳定工作至关重要，对于航海导航、天文观测等领域具有重要的实际应用价值。 本文的工作不仅提升了光电跟踪器的性能，还为船舶动态环境中精密仪器的自主控制提供了理论基础和技术支持，对于提高海洋工程设备的可靠性及操作效率具有重要意义。