Modelling and control of EO/IR-gimbal for UAV surveillance applications

Arbetet som beskrivs i denna rapport ingår i utvecklingen av ett sensorsystem innehållande IR- och videokameror samt ett integrerat navigationssystem. Sensorsystemet är monterat i en s.k. kamera-gimbal och kommer att användas på rörliga plattformar, t.ex. UAVer, för övervakning och igenkänning. I denna rapport behandlas problemet med sensorstyrning. Problemet analyseras och en sensorstyrningshierarki föreslås som är kapabel att dela upp tjänster i deluppgifter. Huvuddelarna i gimbalstyrningens systemdesign är en rörelseplanerare och en regulator. För att uppnå ett framgångsrikt resultat så tas en kinematisk och en dynamisk modell fram av gimbalen med hjälp av metoder från robotiken. Modelleringen av gimbalen är rapportens huvudsakliga innehåll. Rörelseplaneraren kan hantera problem med mekaniska begränsningar, kinematiska singulariteter, hur sensorerna är placerade och riktade samt olika typer av referenssignaler. Två olika regulatorstrukturer är testade, PID och LQ-reglering. Önskad regulatorprestanda hos gimbalsystemet är snabb respons utan att vibrationsdämpningssystemet överexciteras. LQ-regulatorn använder sig av en linjärisering av den dynamiska modellen för att uppfylla detta önskemål.