Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Синтез оптико-электронной следящей системы как совокупности взаимосвязанных подсистем 9
1.1 Общий алгоритм решения задачи синтеза ОЭСС 9
1.2 Структура оптико-электронной следящей системы с гироприводом 10
1.3 Основные характеристики ОЭСС. Постановка задачи синтеза 15
1.4 Погрешности определения координат. Общее представление целевой функции системы 19
Выводы 21
ГЛАВА 2 Оптико-электронная подсистема. основные энергетические и точностные соотношения 22
2.1 Основные параметры и характеристики ОС и требования к ним 22
2.2 Основные принципы формирования изображения оптической системой ..24
2.3 Варианты построения ОС 30
2.3.1 Обтекатель 30
2.3.2 Линзовые объективы 31
2.3.3 Зеркальные объективы 34
2.3.4 Зеркально-линз о вые объективы 37
2.4 Этапы проектирования оптической системы 38
2.4.1 Характеристика основных этапов проектирования ОС 38
2.4.2 Применение автоматизированных средств
при проектировании ОС 41
2.5 Поток излучения в изображении объекта 42
2.6 Пеленгационная характеристика оптико-электронной системы с четырехэлементным координатно-чувствительным приемником 45
2.7 Точность определения координат наблюдаемого объекта 47
2.8 Целевая функция оптико-электронно го тракта 49
2.8.1 Соотношение размеров поля, чувствительной площадки ПИ и изображения объекта 50
2.8.2 Распределение энергии излучения в изображении объекта на площадках ПИ 51
2.8.3 Энергия излучения на площадках приемника и общий поток, попадающий на приемник 53
Выводы 62
ГЛАВА 3. Гироскопическая подсистема 63
3.1 Математическая модель гиросистсмы 63
3.2 Идеальное движение управляемого гироскопа 71
3.3 Погрешности слежения гиросистемы 76
3.3.2 Погрешности, вызванные нестабильностью моментной характеристики системы коррекции 76
3.3.2 Ложный управляющий сигнал, обусловленный переменным кинетическим моментом ротора 19
3.3.3 Поірешности, вызванные наличием сил сухого трения в опорах подвеса 82
3.3.4 Суммарные погрешности гироскопического привода 90
Выводы 92
ГЛАВА 4. Методика синтеза параметров оэсс 93
4.1 Общая погрешность определения скорости цели ОЭСС 93
4.2 Методика синтеза параметров ОЭСС 96
4.3 Пример применения методики синтеза параметров ОЭСС 99
Выводы 104
Заключение 105
Список литературы
- Структура оптико-электронной следящей системы с гироприводом
- Основные принципы формирования изображения оптической системой
- Погрешности, вызванные нестабильностью моментной характеристики системы коррекции
- Пример применения методики синтеза параметров ОЭСС
Введение к работе
Стремительное развитие оптико-электронных приборов во второй половине прошлого столетия привело к появлению особого типа следящих систем, работающих в оптическом диапазоне электромагнитного излучения -оптико-электронных следящих систем (ОЭСС). За полувековую историю развития данного класса систем благодаря постоянному ужесточению требований к их точности и совершенствованию элементной базы было создано множество видов и модификаций ОЭСС, в которых воплотились передовые научные и конструкторские решения мировых лидеров В проектировании и производстве оптических систем, электроники, гироскопов и т.д. Современные ОЭСС представляют собой сложные информационно-измерительные системы, применяемые, прежде всего, в таких передовых областях как авиационно-космическая и ракетная техника. Однако, не смотря на то, что существует широкий спектр специализированной литературы по оптике, гироскопии, электронике, которая позволяет по заданным требованиям спроектировать отдельные подсистемы ОЭСС либо провести анализ их конкретных схем, единого комплексного описания ОЭСС в литературе не встречается. Это существенно затрудняет процесс проектирования и не даст возможности быстро и точно оценить качество ОЭСС как единой системы, а также влияние на него отдельных параметров различных подсистем.
Целью данной работы является построение методики синтеза параметров ОЭСС, основанной на оценке влияния параметров системы на качество ее работы, осуществляемой при помощи математической модели, учитывающей особенности совместной работы подсистем ОЭСС.
Для осуществления этой цели необходимо решение следующих задач: 1. Разработка математических моделей оптико-электронной и гироскопической подсистем ОЭСС.
2. Создание единой математическая модель ОЭСС, позволяющей
учитывать влияние параметров ее подсистем на качество всей систе.мы как-
единого целого.
3. Определение вида целевой функции синтеза ОЭСС, как зависимости
погрешностей системы от ее параметров.
4. Разработка методика синтеза параметров ОЭСС, основанной на
оптимизации параметров подсистем с помощью исследования поведения
целевой функции.
Методологической и теоретической основой работы послужили методы системного анализа, теория синтеза и проектирования систем, теория гироскопичеких систем, теория проектирования оптико-электронных систем, теория оптических систем, теория аберраций и дифракционного формирования оптического изображения.
Результатами работы, обладающими научной новизной, являются:
1. Обобщенная математическая модель ОЭСС, построенная на базе
математических моделей отдельных подсистем.
Целевая функция синтеза системы, разработанная на основе обобщенной математической модели.
Методика синтеза параметров ОЭСС, разработанная на основе соотношений, полученных в результате оптимизации целевой функции и анализа обобщенной математической модели системы.
Теоретическая ценность работы состоит едином описании ОЭСС в виде обобщенной математической модели, позволяющей выявить основные параметры подсистем, наиболее сильно влияющие на качество системы.
Практической ценностью работы является методика синтеза параметров ОЭСС, основанная на целевых функциях и обобщенной математической модели, позволяющая упростить и повысить качество результатов проектирования систем.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на конференциях:
- «Оптика и образование», С-Петербург, 2004;
- 1-я Всероссийская научно-техническая конференция студентов и
аспирантов «Идеи молодых - новой России», ТулГУ, 2004;
- международная научная конференции «XXX гагарннские чтения», г.
Москва, МАТИ-РГТУ им. Циолковского, 2004.
Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано 5 статей и тезисов докладов.
Введение содержит обоснование актуальности темы исследований, формулировку цели и задач диссертационной работы, краткое изложение результатов по основным разделам.
Первая глава посвящена постановке задачи синтеза и описанию алгоритма ее решения. В ней произведен анализ структуры ОЭСС и выделены основные характеристики самой системы и ее подсистем, необходимые для дальнейшего решения задачи синтеза. Произведен анализ истории развития и современного состояния ОЭСС, на базе которого выявлены характеристики перспективных систем, которые могут быть использованы как исходные данные для решения задачи синтеза. Также в первой главе определен алгоритм решения задачи синтеза ОЭСС и вид целевой функции синтеза как зависимости погрешностей системы от ее конструктивных параметров.
Во второй главе рассматриваются вопросы, связанные с оптико-электронным трактом ОЭСС. В главе рассмотрен вопрос формирования выходных сигналов ОЭСС с координатным квадрантным ПИ, на основе которых получена целевая функция, позволяющая оптимизировать соотношения геометрических размеров поля зрения, изображения цели и чувствительной площадки ПИ. Также в главе сформулированы основные соотношения, связывающие энергию излучения в изображении цели и основные характеристики оптической системы, приемника излучения и атмосферы, и построена целевая функция, определяющая выбор рабочего спектрального диапазона и приемника излучения. Кроме того, в главе
определен набор исходных данных и критериев качества для проектирования оптической системы, рассмотрены основные типы оптических систем и алгоритм их проектирования с применением автоматизированных средств.
В третьей главе рассматривается математическая моделі, гироскопического привода в ошибках слежения за целью. Получены выражения для погрешностей гиросистемы, определяемых различными причинами и факторы, влияющие на погрешности, выраженные в ошибках определения скорости цели.
В четвертой главе производится обобщение вопросов синтеза ОЭСС как совокупности гироскопической и оптико-электронной подсистем. Получено выражение для общей поірешности, как функция конструктив!Iых параметров ОЭСС. На базе этого выражения и единой математической модели построена методика синтеза параметров ОЭСС. Приведены результаты применения данной методики и проведено сравнение систем, полученных в результате синтеза в соответствии с методикой, с существующими образцами.
В заключении сформулированы основные результаты и выводы работы.
Структура оптико-электронной следящей системы с гироприводом
В качестве задачи сшггеза будем рассматривать мгппшизацшо ошибок определения координат (1.3). Целевая функция синтеза будет иметь вид (Ахга » зсг ю 4іі«Л-)=дФ (1 4) где bj - конструктивные параметры, характеризующие подсистемы ОЭСС и их элементы (например, диаметр входного зрачка оптической системы, размеры чувствительной площадтаї приемника излучения, геометрические размеры ротора гиропривода, скорость его вращения и т.д.).
При составлении и анализе модели ОЭСС для целей синтеза параметры и характеристики, определяющие работу системы, могут быть разделены на три группы: - внешние параметры, такие как параметры и характеристики объекта наблюдения и фоновой обстановки, а также среды распространения сигнала (атмосферы); параметры, определяемые техническим заданием, такие как погрешность измерений, габаритные размеры, масса, угловое поле; - конструктивные параметры, которыми можно варьировать в процессе синтеза ОЭСС, с целью получения необходимого значения целевой функции системы,
В соответствии с вышеуказанным делением все параметры и характеристики, определяющие работу системы, могут быть разделены па три группы
1. Внешние параметры (прямо или косвенно задаются техническим заданием): спектральная плотность силы света цели /(А.) в направлении входного зрачка приемной оптической системы; максимальная угловая скорость цели относительно корпуса ОЭСС Ч max? спектральный коэффициент пропускания среды распространения излучения (атмосферы) та(А.).
2. Внутренние параметры, которыми можно варьировать в процессе синтеза ОЭСС, с целью получения необходимого значения целевой функции системы: спектральный диапазон, используемого излучения [А4Д2]; диаметр входного зрачка D и заднее фокусное расстояние f оптической системы; распределение интенсивности излучения в изображении наблюдаемого объекта, определяемое функцией рассеяния точки оптической системы l(z ,y ) = f0h(z ,y ), где /о - максимальная интенсивность излучения в изображении, Ыр у1) - относительная функция распределения излучения в изображении (функция рассеяния). спектральная чувствительностью S(X), размеры чувствительной площадки Аии и обнаружительная способность D x max приемника излучения; геометрические размеры ротора гиропривода, удельная скорость слежения и т.д.
3. Основные характеристики ОЭСС, указываемые в техническом задании и непосредственно определяющие ее качество: максимальная дальность действия в заданных условиях применения L-maxi угол поля зрения 2(0, максимально допустимая угловая ошибка слежения Дф; диаметр системы Ооэса продольной размер системы Ьоэсс Анализ истории развития и современного состояния ОЭСС позволяет выявить основные характеристики перспективных систем (максимальная дальность Lmax не менее 5-Ю км, угловое поле 2ш не более 1-2, максимальная скорость цели »„ щах не менее 50/с), которые могут быть использованы как исходные данные для решения задачи синтеза.
Выходные сигналы ОЭСС пропорциональны углам отклонения положения наблюдаемого объекта от оптической оси. Эти углы в свою очередь пропорциональны составляющим угловой скорости наблюдаемого объекта, в случае медленного ее изменения [42] СО шу к к где к — удельная скорость коррекции гиропривода.
Такие сигналы наилучшим образом подходят для реализации метода пропорционального наведения (сближения).
Однако, даже при постоянной скорости объекта будут наблюдаться отклонения углов pz, (ру от значений определяемых (1.5). Эти отклонения будем рассматривать как ошибки гиропривода Дф... Их можно разделить на систематические Дфгс и случайные, обусловленные случайным характером движения объекта уг А рг=А(ргс + стг. (1.6) Сигнал на выходе оптико-электронной системы (ОЭС) будет иметь значение г = (ф + Дфг оэс, (1.7) где коэс - коэффициент передачи ОЭС. Оптико-электронная система также имеет свои погрешности, обусловленные шумовыми составляющими сигналов. Представим эти погрешности в виде дисперсии crj; измеренного значения координаты в плоскости приемника излучения. В результате суммарную ошибку определения координаты объекта представим в виде суммы [19]:
Основные принципы формирования изображения оптической системой
По составу оптические системы можно разделить на: - линзовые (диоптрические), - зеркальные (катоптрические), - зеркально-линзовые (катодиоптрические).
Говорить о чисто зеркальной системе в данном случае можно только условно, так как обтекатель является неотъемлемым преломляющим элементом конструкции. Поэтому его необходимо рассматривать как первый элемент ОС (см. рис. 2.1).
Обтекатель является первым компонентом оптической системы. Он может иметь форму полого конуса, пирамидальную или сферическую форму. Наиболее выгодным является применение сферического обтекателя, так как он вносит наименьшие искажения ввиду его симметрии и однородности [42]. Выполнение его в виде менисковой линзы позволяет использовать его для коррекции сферической аберрации основного сферического зеркала.
В качестве обтекателя наиболее целесообразно использование ахроматического мениска Максутова. Такая линза обладает минимальным хроматизмом при выполнении условия M»ilzl, (2.10) а п где AR-Rj-Ri-разность радиусов кривизны поверхностей, d - осевая толщина мениска, обычно выбирается равной 0.1 диаметра (rf 0.1 ).
Согласно исследованиям Д.Д. Максутова [42] коррекционные мениски при значении отношения AR/d«0.7 имеют положительную сферическую аберрацию независимо от показателя преломления. При AR/d Q.e мениски вносят весьма малуто сходимость в параллельный пучок, сохраняя нешменнои фокусировку, тоже независимо от показателя преломления. Следовательно, из условий аберрационной коррекции мениски лучше всего изготовлять из материалов с показателем преломления 1,58 - 1.83, который соответствует AR/d =0.6-0.7. Линзовые объективы, как правило, просты, что является их неоспоримым преимуществом. Однако, они имеют ряд недостатков, которые не способствуют их широкому применению: - большие хроматические аберрации и малое разнообразие оптических материалов прозрачных в необходимом диапазоне инфракрасной области спектра, что затрудняет компенсацию аберраций, - большие потери энергии на поглощение в материале линз.
Линзовые объективы могут состоять из одной или нескольких линз. Последние могут быть склеены между собой или разделены малыми воздушными промежутками. Такие группы линз молено рассматривать как некий единый компонент. Они имеют большее число свободных параметров чем одиночная линза. Однако, еще большим количеством свободных параметров (при идентичном количестве лито) обладают двух или трехкомпонентные объективы с воздушными промежутками.
В таблице 2.1 и на рисунке 2.5 приведены основные типы линзовых объективов и количество свободных параметров, используемых для их оптимизации.
Преимуществом трехлинзового склеенного объектива (рис. 2.5 .ж ) по сравнению с двухлинзовым склеенным (рис. 2.5 г) является возможность благодаря наличию лишнего свободного параметра удовлетворить три условия исправления аберраций: хроматической, сферической и комы, для заранее заданной комбинации стекол. Однако, если имеется возможность свободного выбора стекол, целесообразнее применение двухлинзового объектива, так как в этом случае исправление комы возможно за счет подбора марок стекол.
Применение двухкомпонетного объектива из двухлизового склеенного компонента и простой линзы (рис. 2.5 е) позволяет выполнить четыре условия коррекции и увеличить относительное отверстие по отношению к склеенным объективам.
Двухлинзовые несклеенные объективы (рис. 2.5 д), как и трехлинзовые склеенные имеют три степени свободы: три радиуса кривизны (четвертый радиус определяется фокусным расстоянием).
Трехлинзовые несклеенные объективы (рис. 2.5 з) позволяют добиться больших апетрур по сравнению с двухлинзовыми, за счет лучшего исправления аберраций, обусловленного наличием 5 свободных параметров.
Двухлинзовый объектив с воздушным промежутком конечной толщины (рис 2.5 б), скомпонованный из первой положительной и второй отрицательной линз, обладает свойствами телеобъектива. Применение такой конструкции позволяет увеличить поле зрения системы, за счет уменьшения астигматизма и кривизны, однако, такая система характеризуется трудностью исправления хроматических аберраций.
Каждая из линз характеризуется параметрами оптических стекол, подбор которых, может использоваться для коррекции хроматических аберраций. Однако, в инфракрасной области спектра набор используемых оптических материалов достаточно мал, что не позволяет эффективно исправлять хроматизм подбором его марок. Поэтому для построения систем, работающих в среднем ИК-диапазоне, надо использовать линзовые системы, позволяющие скорректировать хроматические аберрации за счет свободных геометрических параметров.
Достоинством зеркальных систем является то, что они свободны от хроматической аберрации (при условии использования деталей с наружным отражающим слоем). Основными аберрациями зеркальных систем, требующими компенсации, являются сферическая аберрация (она вносит наибольший вклад в размытие изображения при маленьких размерах поля зрения), кома и астигматизм [5, 7, 8, 72, 73]. Двухзеркальная оптическая система позволяет компенсировать сферическую аберрацию, не прибегая к использованию асферических поверхностей, и значительно уменьшить длину системы. Компенсировать сферическую аберрацию можно и за счет использования параболического зеркала, однако, применение котррефлектора кроме сокращения длины системы, также наиболее удобно при использовании охлаждаемого приемника излучения, который из-за его больших габаритов недопустимо размещать перед основным зеркалом. К недостаткам зеркальных систем относится экранирование центральной части потока излучения. Количественной мерой экранирования является коэффициент экранирования ко, определяемый отношением диаметра экранирующего элемента к диаметру входного зрачка.
Погрешности, вызванные нестабильностью моментной характеристики системы коррекции
Изменение кинетического момента, с падением оборотов ротора (v =0.012). Разделяя выражение (3.56) на вещественную и мнимую части, после затухания переходного процесса имеем V7 (\-vt)k V а «- —-sm(p_, Р (sinysin(pv -cosysHKp.coscpy) vy ycoscp. smcp,.. (3.62) Если падение оборотов ротора происходит по экспоненциальному закону Ha(t) = HQe vl, (3.63) то T] = -V (3.64) Получаем VY . a «— -smcp., " . (3.65) V . vy p —(зіпузіпф -cosysm p_cos pv)—-cos p_sin(p . к y к" " Согласно выражениям (3.62) и (3.65) в процессе выбега ротора гироскопа по каналу высотного сопровождения выдает сигнал пропорциональный времени, на который наложены колебания на частоте вращения ЛА. Пренебрегая составляющей пропорциональной времени, представим ошибку высотного сопровождения следующим образом р « -cosy/ + — -siny/, (3.66) к к где GO"f - узіпф , (ang = vsintp, совф - ложные угловые скорости линии пеленга, обусловленные переменным кинетическим моментом ротора.
Для реального гироскопа коэффициент затухания оборотов v составляет порядка 0,012 (рис. 3.4), тогда рассматриваемый эффект при ф_=ф =18 внесет дополнительную помеху, составляющую 9,8% от величины полезного сигнала.
Абсолютная величина ошибки, обусловленной переменным кинетическим моментом ротора (эффектом «поклоном волчка»), определяется величинами углов упреждения, коэффициентом затухания оборотов ротора и коэффициентом передачи системы. 3,3.3 Погрешности, вызванные наличием сил сухого трения в опорах подвеса Найдем ложные управляющие сигналы, обусловленные уходами гироскопа от моментов сил сухого трения с учетом вращения основания. Рассмотрим поведение апекса гироскопа на картинной плоскости под влиянием сил сухого трения. Величину момента сил сухого трения в шариковом подшипнике можно вычислить по формуле MT=M0 + (l.5A + l.25R)X -, (3.67) где М0 - момент трения ненагруженного подшипника; A, R — осевая и радиальная нагрузка на подшипник; X - коэффициент трения качения; D0 -диаметр окружности по центрам шариков; dm — диаметр шарика. Величины моментов сил сухого трения относительно осей вращения наружной и внуїреннеи рамок вычислим в предположении, что ось ротора горизонтальна (отклонена от горизонтального положения на малый угол). Учтем, что осевой натяг подшипников карданового подвеса Р = myg, где ту — масса карданова узла (гироузла), g - ускорение свободного падения, . следовательно при любом положении оси по отношению к горизонтальной плоскости A = 2Р. Величина радиальной нагрузки на подшипники изменяется при вращении подвеса для подшипников оси наружной рамки по закону jsin/, а для подшипников оси вращения внутренней рамки по закону cos/. Таким образом Aw н МТу=2М0Н +(2.4 +W gsmy)l.25?, (3.68) МТ:=2М0В + {2АРВ + m cosy)l.25A,B -, "шВ где индексом «Н» отмечены параметры характеризующие подшипники оси наружной рамки, индексом «В» - внутренней, mAJ, т - массы карданова узла и гироузла. Упростим (3.68) заменив jsiny] и [cosyj их максимальными значениями и представив Рн = m g, Рв = n\yg: MTy 2M0+4.25mKygX- , (3.69) MT. 2M0 +4.25m,vg% . dm Выражения моментов трения, действующих относительно осей подвеса рамок, запишем в виде МТх = -MTsigna, (3.70) МТу = -MTzsign$. Обратимся к прецессионным уравнениям гироскопа, представленным в виде Jиа + А,8 + h7ya - МЛі), у (3.71) где JH JB — моменты инерции гироскопа относительно осей вращения наружной и внутренней рамок Jn = А2 + Ах + А, Je=A + Bb h H {2A + Ax + B{-Cx)y, k2=H-(A + Bl-C2-Cl+ В2)у, 1гъ=Н (А + Ах С\)ъ Н С(ф + у), А2, В2, С2 — главные центральные моменты инерции HP относительно осей Ох2, Оуг, Oz2 соответственно, А\, Ви С[ - главные центральные моменты инерции ВР относительно осей Oxi, Оу\, Oz\ соответственно, А, С- экваториальный и осевой моменты инерции ротора. М (t\M:(t) - возмущающие моменты, действующие относительно осей карданова подвеса. Исследуем уравнения, полученные из системы (3.71) путем отбрасывания инерционных членов S5 (3.72) h$ + / уа -MTysignd, /j,d + /i3yp - -MT=sign$. Изменение направления моментов сил трения обусловлено переменой знака угловых скоростей прецессионного движения, (в рамках прецессионной теории). Обратимся к рисунку 3.5, на котором изображена картинная плоскость. Pi Рис. 3.5 - Картинная плоскость. Если отклонить апекс гироскопа от начала координат О, то на картинной плоскости мы будем наблюдать круговую прецессию, как это следует из рисунка А. Следовательно, разделив осями 0а и 0р плоскость на 4 квадранта, можно определить для каждого из них знаки signd и signfi. Для простоты определим начальные условия следующим образом а(0) = 0,р(0) = р0.При движении апекса гироскопа в первом квадранте моменты сил трения не изменяют знака. Согласно направлению движения апекса в I квадранте, имеем а 0,Р 0.
Пример применения методики синтеза параметров ОЭСС
В качестве исходных приняты следующие данные: а) максимальная скорость цели (оЧ1ШХ = 50 /с, б) угловое поле зрения 2OJ = 1 , в) максимальный продольный размер Ьоэссшх 100 м, г) поперечный размер оЭССтах = 120 мм, д) максимальная дальность Z,raax = 2000 м, е) интегральная светимость цели RIt = 80 Вт/м2, площадь излучающей поверхности цели Su = 3м. Результаты применения предложенной методики: 1. Считая спектральное распределение излучения цели соответствующим серому телу перейдем от интегральной светимости во всем диапазоне длин волн к спектральному распределению светимости в заданном диапазоне. Используя закон Стефана-Больцмана то о где о — 5.7-Ю"8 Вт/(м2-К ) - постоянная Стефана-Больцмана; гх,т спеїгфальное распределение энергетической яркости абсолютно черного тела для температуры Т; можно найти температуру эквивалентного черного тела. Далее, используя формулу Планка гкт — 2пс2 h Xs exv(hc/XkT)-\ где h = 6.626- 10"34Дж-с - постоянная Планка; А= 1.38-10" Дж/К - постоянная Больцмана; найдем зависимость яркости излучения цели от длины волны .2пс2 h Lll(X) = lf{X)lTexp(hc/XkT)-l где Єц(А,) - коэффициент спектральной излучательной способности цели (для диапазона X] = 8 мкм, Х2 = 12 мкм может быть принят постоянным sl( = 0.9).
Считая яркость излучения цели по всем направлением одинаковой, получим спектральное распределение энергетической силы света цели: ,и\__ iis 2пс2 h к Xs exp{hc/XkT)-l где S— площадь излучающей поверхности цели. Для спектрального диапазона работы Х\ = 8 мкм, Х2 = 12 мкм и ПИ на основе HgCdTe (удельная обнаружительная способность D = 5-Ю10 см-Гц /Вт), получим значение целевой функции Fx = 10 Вт/ср. 2. Для распределения интенсивности излучения в изображении цели описываемого ко синус-квадратной функцией значение целевой функции оптимальности геометрических соотношений размеров поля зрения, чувствительной площадки ПИ и изображения цели Fon( i» &z) - 4.95, k\ = 1.2 Ь = 2.0. 3. Заднее фокусное расстояние ОС / = 100 мм, линейный размер ноля в плоскости ПИ а = 0.87 мм, размер чувствительной площадки ПИ d= 1.05 мм, размер изображения цели w = 1.75 мм. 4. Скорость вращения ротора Q, = 418.879 рад/с (4000 об/мин), максимальный радиус ротора R = 50 мм, длина / = 60 мм. 5. Для вычисления целевой функции задаемся следующими данными: моменты сил сухого трения в опорах подвеса Мту=Мт-=3.5Л0 Н-м, эквивалентная полоса частот Af 1 кГц. 6. Осевой момент инерции С = 3.167-10" кг-м , кинетический момента ротора Н = 1.326 кг-лГ/с. 7. Удельная скорость коррекции k 100 с 1. На рисунке 4.3 приведены зависимости целевой функции ОЭСС от величины входного зрачка ОС для различных дальностей, на рисунке 4.4 на ряду с графиком целевой функции ОЭСС представлен вид зависимостей составляющих целевой функции, определяемых погрешностями гиросистемы и оптико-электронного тракта для Lmax = 2000 м. Оптимальный размер входного зрачка оптической системы D - 80 мм для Lr 2000 м. Исходными данными для расчета ОС будут: / = 100 мм, = 80 мм, w= 1.75 мм, 2ю= 1.
На рисунке 4.5 представлен вид рассчитанной зеркально-линзовой ОС, на рисунке 4.6 точечные диаграммы лучей, характеризующие качество изображения ОС. На рисунке 4.6 видно, что для всех значений поля зрения радиус кружка рассеяния приблизительно равен 1.7 мм (1.64 мм в центре поля, 1.78 мм на краю).
