控制科学与工程硕士论文：有关小型望远镜

　　控制科学与工程硕士论文 ：有关小型望远镜防抖系统的设计与工程研究

        目录：　　
　　摘要 4-5
　　Abstract 5
　　第1章绪论 8-15
　　1.1课题来源 8
　　1.2防抖概况 8-14
　　1.2.1防抖的概念和防抖技术的必要性 8-9
　　1.2.2防抖技术的种类 9-11
　　1.2.3防抖技术在民用领域的发展及应用现状 11-14
　　1.3本文主要研究内容 14
　　1.4本章小结 14-15
　　第2章防抖系统方案设计 15-28
　　2.1引言 15
　　2.2望远镜基本原理 15-17
　　2.3光学防抖及防抖补偿量计算 17-23
　　2.3.1望远镜运动与图像运动 17-20
　　2.3.2光学防抖设计 20-21
　　2.3.3镜片运动补偿量近似计算 21-23
　　2.4光学防抖系统设计 23-27
　　2.4.1系统总体方案设计 23-24
　　2.4.2镜片框架结构及驱动装置设计 24-27
　　2.5本章小结 27-28
　　第3章防抖系统的硬件及软件设计 28-45
　　3.1防抖系统硬件电路设计 28-39
　　3.1.1微控制器电路 29-32
　　3.1.2陀螺仪和位移传感器电路 32-34
　　3.1.3驱动电路 34-38
　　3.1.4电源模块电路 38-39
　　3.2软件设计 39-44
　　3.2.1程序主体 40-41
　　3.2.2系统初始化 41-43
　　3.2.3TIMER_A中断服务程序 43-44
　　3.3本章小结 44-45
　　第4章控制系统建模及分析 45-50
　　4.1镜片驱动装置的模型 45-47
　　4.2线性驱动电路对模型的影响 47-48
　　4.3具有不确定性的系统模型 48-49
　　4.4本章小结 49-50
　　第5章防抖系统控制方法研究 50-60
　　5.1防抖控制系统的传统设计方法 50-53
　　5.1.1抖动信号的频率分析 50-51
　　5.1.2PID型控制系统设计 51-53
　　5.2防抖系统的鲁棒控制 53-57
　　5.3仿真结果 57-59
　　5.4本章小结 59-60
　　结论 60-61
　　参考文献 61-64
　　攻读学位期间发表的学术论文 64-66
　　致谢 66

【摘要】 防抖技术处于迅速的发展中,图像的稳定问题成为当前国际上光学工作者关注的科研问题。由于望远镜的特点,图像稳定主要依靠光学防抖装置,即在望远镜中加入一组可以运动的镜片,来补偿抖动所造成的光线偏移,类似的光学防抖方法在数码相机上已经有了成功应用的先例。本文针对小型光学望远镜,设计一种体积小巧,耗电低,具有良好防抖效果的影像稳定系统。论文首先介绍了图像稳定的理论基础、防抖技术的发展、各类防抖技术的基本原理及特性,分析望远镜运动与图像运动的关系,并概述了光学防抖的基本原理,在此基础上设计了光学防抖系统的整体方案,并设计了镜片框架结构和其驱动装置。根据整体方案设计了系统的硬件电路,并且满足了低功耗和小尺寸的要求;系统的软件采用模块化设计,执行逻辑功能和控制算法,实现了防抖系统的功能。对于镜片位移控制系统,建立了其数学模型,分析了驱动器电路和参数不确定性对模型的影响,给出了模型的不确定项模有界形式。然后研究了防抖系统的控制方法,在分析了抖动信号频率的基础上设计了PID型控制器和不确定项补偿鲁棒控制器,并进行了仿真分析。

硕士论文 【Abstract】 The anti-shake technology is in the rapid development, the image stabilizing question becomes the international scientific research topic currently that the authors majoring in optics pay attention to. Because of the characteristics of telescopes, image stabilization relies mainly on optical anti-shake devices: using the movable lens to compensate the image deviation; this system has been successfully applied in DC.In this paper, an anti-shake system is designed for small optical telescope, which has a compact size, low power consumption and good anti-shake effect. Firstly, the basic theory and history of image stabilization and the principles of all types of anti-shake technology and features are introduced; the relationship between scope motion and image motion is analyzed; and then the optical anti-shake principles are outlined. Based on all above, the system solution is given and also the design of the lens frame structure and its driver. According to the systems solutions, the system’s hardware circuits and software are developed, which meet the requirements of low power consumption and small size, and could work efficiently. The mathematical model of lens control system is affected by driver circuit and uncertainty of the parameters, and they are analyzed in chapter 4 so the new model could be given. And then, the frequency of shaking signal is analyzed, so that the PID controller and robust controller could be developed.

【关键词】 望远镜； 光学防抖； 不确定性补偿； 鲁棒控制；
 
【Key words】 Scope； Optical anti-shake； Uncertainty compensation； Robust control；