● 摘要
红外成像技术可将被观测景物发出的不可见红外辐射转换成可直接观察的可见热象图。凭借红外成像技术的不断发展和成熟，红外热像仪的应用已渗透到民用和军事等各个方面。针对军用扫描型红外热像仪中扫描控制系统的快速、高精度控制任务，本文全面详细地研究了扫描用位置伺服系统中的伺服电机、位置传感器、驱动电路与位置控制器等组成机构。
扫描控制系统的执行机构有限转角力矩电机具有可靠性高、动态响应速度快、易于控制等优点，适用于高精度、高性能要求的伺服控制领域。本文对有限转角力矩电机以及电机的驱动电路进行了理论研究与仿真分析，得到系统被控对象的数学模型，并以此为基础进行闭环控制系统的设计。
扫描用位置伺服系统的任务是控制伺服电机在有限转角范围内精确复现给定轨迹，实现快速往复运动。位置控制器的性能是制约位置伺服系统跟踪性能的关键因素。本文首先应用传统PID、非线性PID与模糊自整定PID控制算法设计系统的位置控制器，并分析了相应闭环系统的控制性能。为进一步提高扫描系统的跟踪性能，提出基于状态反馈与状态观测的迭代预测控制策略。在Matlab/Simulink环境下模拟不同工况，对四种控制算法下的系统进行仿真，分析各种算法的优点与不足。通过比较仿真结果得出结论，基于迭代预测控制算法的位置控制器具有较强的自学习能力，有利于提高周期性控制系统的动态性能和跟踪性能，满足本文所研究扫描控制系统的性能指标要求。