为有效指导快速反射镜设计，开展了快速反射镜理论建模与仿真分析研究。相比以往单自由度运动模型，该文基于动力学分析，建立了两轴快速反射镜的多自由度运动微分方程，推导出被控对象传递函数和对基座扰动的隔离传递函数；仿真分析了结构谐振频率对被控对象特性的影响，指出转动固有频率较大时，被控对象为欠阻尼系统，传递函数曲线存在谐振峰；建立了包含结构特性的快速反射镜控制系统仿真模型，分析了负载质心偏离柔性铰链支承中心、结构谐振频率等对其扰动隔离性能的影响，指出非工作轴固有频率越大，对扰动隔离性能越好，一般选择在伺服系统增益交界频率2倍以上，工作轴固有频率需权衡扰动隔离性能和电机力矩约束等进行选择。最后结合实物振动试验，验证了仿真模型的正确性。

介绍了国外新型机载光电平台万向架及其涉及的关键技术。结合机载光电系统装备产品发展趋势,叙述了机载光电系统万向架平台技术现状,从万向架平台配置、隔振形式以及稳定精度等方面做了介绍;从任务集成、高精度稳定以及运动补偿等方面分析了机载光电系统对万向架平台提出的更大任务传感器布局空间、更强的运动补偿功能以及更高的环架稳定性能等要求;研究了国外新型的无约束驱动-主动随动和并联式-主动随动机载光电万向架平台创新技术,结果表明,国外新型机载光电平台万向架在任务负载/万向架质量比大于1的基础上,实现了3轴优于5 μrad的稳定性能;最后提出了新型机载光电万向架平台关键支撑技术。

稳定精度作为光电吊舱的关键性能指标之一,开展瞄准线稳定精度测试方法研究对于光电吊舱测试与验收具有重要意义.结合粗精组合稳定光电系统,提出一种基于时/频域分析的稳定精度测试方法.通过采集随机振动环境下惯性速率传感器和光学补偿元件的角位置信号,基于信号时域分析,得到图像漂移角速率、抖动及概率分布情况;基于信号频域分析,得到瞄准线角位置信号的功率谱密度.提出频段稳定精度贡献度,用于评估不同频段对稳定精度的影响程度;采用二级稳定效能提升度,评价二级稳定在不同频段对系统稳定性能的提升程度.该方法可以直观展示图像抖动及概率分布情况,同时给出影响瞄准线稳定精度的频率要素,对于指导机电系统设计具有重要的工程应用价值.

柔性铰链作为快速反射镜(fast?steering?mirror,FSM)的关键部件之一,分析其结构特性对FSM性能的影响,用于指导FSM结构设计.通过将柔性铰链简化为弹性环节,等效为3轴的平动刚度和3轴的转动刚度,基于欧拉动力学,建立了两轴FSM的运动微分方程,搭建了FSM控制系统的Simulink仿真模型;在给定振动环境下,仿真分析了结构谐振频率对FSM性能的影响,指出平动固有频率越大,FSM锁零精度越高,平动固有频率选择在伺服系统增益交界频率2倍以上;考虑到锁零精度要求和电机力矩限制,转动固有频率选择在25?Hz～50?Hz.最后结合实物进行了振动试验,仿真结果与振动试验结果一致,验证了仿真模型的正确性.

航空光电成像系统由于像移的存在导致成像分辨率下降，严重影响航空光电系统的整机性能。采用像移补偿技术可以提高航空光电系统成像质量。分析了移动探测器像移补偿技术原理与运动光学元件像移补偿技术原理，重点研究了基于快调反射镜(FSM)的高精度像移补偿技术。通过工程简化分析，分别推导了快调反射镜位于平行光路和会聚光路的像移补偿随动角度规律，并针对会聚光路中快调反射镜带来的离焦量进行分析，讨论了离焦量对光学系统波像差的影响。仿真结果表明，随着离焦量的增加，波像差呈线性增大趋势。通过分析光学系统波像差对其光学调制传递函数（MTF）的影响，结果表明F数等于8，在奈奎斯特频率处，当离焦量在0.1 mm以内，光学调制传递函数MTF的下降量在26.6%以内。

大气湍流效应是严重影响航空光电侦察系统图像质量的重要因素之一。从大气湍流参数描述出发，研究了大气湍流对光学系统成像质量的影响机理，分析了大气湍流影响光学系统调制传递函数（modulation transfer function,MTF）的影响因素，建立了大气湍流影响光学系统成像MTF的理论模型。仿真结果表明，在大气湍流影响下，光学系统光瞳口径与大气相干直径的比值对光学系统成像MTF影响较大。通过光学系统地面外场实验图像测试对比，验证了实际光学系统受到大气湍流影响后的成像MTF理论模型。研究结果可为大气湍流影响下的航空光电侦察系统设计及提升其成像质量提供理论支持。

针对考虑载机干扰、摩擦力矩和参数不确定性等扰动因素影响的机载光电稳定平台高精度控制问题,提出了一种基于非线性扰动观测器的自适应指数时变滑模控制方法.该方法利用非线性扰动观测器观测系统的聚合不确定性,用来抵消外界扰动和参数不确定性对系统的干扰.在此基础上,设计自适应指数时变滑模控制器,实现了光电稳定平台伺服系统在残余聚合扰动影响下的期望角位置转动的全局鲁棒控制,该方法不需要确定聚合不确定性的上界信息,同时避免了普通自适应滑模的切换增益过度自适应问题,最终通过李雅普诺夫稳定性定理证明了闭环系统的全局渐近稳定性,系统角位置最终渐近收敛到期望角位置.数值仿真和样机测试结果表明,在外界扰动和参数不确定性的影响下,该方法能够实现系统的高精度角位置控制.

In order to improve the accuracy of the structural dynamic model of the inner gimbal of the electro-optical stabilized sighting system,and to improve the efficiency of the simulation analysis,a structural dynamic model updating method based on the multi-population genetic annealing algorithm was proposed.Taking the inner gimbal of an electro-optical stabilized sighting system as the object of study,we built the Finite Element Model (FEM) by using the dynamic substructure technique.Based on the modal test results,the FEM was updated by using the multi-population genetic annealing algorithm and the correlation analysis to obtain the six-dimensional stiffness value of the inner gimbal bearing in global optimization.An additional experiment was carried out to test the reliability of the updated FEM.The experiment result showed that FEM and the test result were well-matched,the correlation between the modals was over 0.8,the frequency error was below 9.05％,and the calculating efficiency was increased by 95％.Thus an effective and feasible model updating method was obtained,which is an important reference to the structure design of the inner gimbal of the electro-optical stabilized sighting system.

In structural dynamic simulation analysis,the accuracy and efficiency are affected greatly by the model of screwed fittings. Aiming at the complexity and precision deficiency of current models,a modeling method for screwed fittings based on model updating was presented to use rigidity elements to replace bolts. Firstly,according to the presented method,an equivalent FE model of two shells connected with four screws was built and the relationship between the system's natural frequency and screw tightening torque was studied with modal tests. Then the model's stiffness parameters were updated based on the test results. The updating results showed that the errors between the calculated modal frequencies and the test ones are less than 2. 5% in a large tightening torque range. It was demonstrated that the presented modeling method is feasible and effective.