舰载自适应稳定平台控制系统的设计

发布时间：2020-06-17 00:31

【摘要】：舰船在航行过程中易受到海浪等外部因素影响而导致船体摇晃,使舰载设备无法保持稳定致使其工作性能降低。而稳定平台正是应用于此的一种装置,它可以实时采集自身姿态变化信息,操纵伺服电机做出及时准确的补偿,保证其上载体自身空间相对位置不发生变化,继而达到保持稳定的目的。本文从控制策略、机械结构以及对扰动与噪声的抑制能力等角度展开研究,旨在设计一种动态性能好、抗干扰能力强的舰载自适应稳定平台控制系统。本文确立了舰载稳定平台三轴三框架的机械结构,并设计了适用其上的控制系统结构方案。在所搭建的平台运动学模型的基础上,以“由内向外”的设计原则分别设计了适用于本系统的电流环、速度环及位置环的闭环反馈控制模型。而后结合所选取的伺服电机及系统参数,分析所建立的模型在不同结构环节下的频域特征,选择了能够使系统具有足够稳定性及优秀动态性能的最优参数,初步完成了系统的控制结构设计。针对速度环对扰动敏感的特性,设计了一种参数经遗传退火粒子群混合算法整定且可自适应调整的改进自抗扰器作为其速度调节器以加强其抗扰能力;为了提高位置环对内环残余扰动、噪声以及外部干扰力矩的抑制能力,通过在经典干扰观测器的结构中加入干扰补偿模型及与之相匹配的低通滤波器,完成了适用于位置环的改进干扰观测器的设计,以进一步提高稳定平台系统稳定性能。仿真结果表明,改进自抗扰器对摩擦力矩及测量噪声的干扰有良好的抑制效果,同条件下相比于PID控制策略,系统超调量显著降低,响应回稳时间也由原来的470ms降低到至约50ms;改进干扰观测器能够较好地对内环残余扰动、噪声以及外部干扰力矩进行预估和补偿;本文所设计的稳定平台控制系统动态性能及抗干扰能力获得较大提升。最后完成了稳定平台控制系统硬件及相关软件的设计。其中,硬件电路主要以主控芯片及其外围电路组成的主控核心、姿态采集单元、伺服电机及其驱动器、电源转换电路和串口电路与系统技术指标的最佳匹配度为标准进行选择,并进行了相关介绍;而控制软件的设计则主要用于实现硬件系统的设计思路、控制算法及工作方式,并实现了人机交互的功能;系统测试表明本设计达到了预期指标。
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U674.7
【图文】：

6图 2-1 三轴稳定平台示意图Fig. 2-1 Schematic diagram of three axis stabilized platform

图 2-2 稳定平台单轴控制框图Fig. 2-2 Stable platform uniaxial control block diagram2.3 舰载稳定平台控制结构建模

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 郭素云;陀螺温漂对稳定平台动态性能影响的探讨[J];哈尔滨工业大学学报;1988年01期

2 田自耘,郭素云;陀螺误差补偿模型与平台的漂移[J];哈尔滨工业大学学报;1988年05期

3 李杰;郑涛;冯凯强;杜思远;张樨;杨雁宇;;弹丸锥形运动对半捷联稳定平台稳定性的影响分析[J];兵工学报;2018年02期

4 卢道华;李春林;曹志远;王佳;;电液伺服稳定平台建模与实验[J];机床与液压;2018年09期

5 范峰岩;;车载稳定平台系统的设计[J];山西电子技术;2019年01期

6 穆海琴;;稳定平台角度采集及模拟调节系统[J];山西电子技术;2018年05期

7 王仁臻;吉书鹏;;基于非线性伪微分的稳定平台自抗扰控制[J];电子测量技术;2017年10期

8 潘帅;杨奕;陈丹丹;朱海荣;;基于干扰补偿的稳定平台控制系统设计[J];机械设计与制造;2018年01期

9 秦琨;张兢晶;;舰载相控阵搜索雷达电子稳定平台的设计与实现[J];数字技术与应用;2017年11期

10 郭霆;刘芳华;孙石磊;卢道华;王天泽;;船用波浪补偿稳定平台的稳定性研究[J];中国造船;2017年04期

相关会议论文 前9条

1 商阳;谢炀;;半捷联式舰载稳定平台的建模与仿真分析[A];2018中国自动化大会(CAC2018)论文集[C];2018年

2 程辉明;王振收;;雷达稳定平台综述[A];2005年机械电子学学术会议论文集[C];2005年

3 许照东;陈松灿;李辛;;稳定平台动态精度分析及改进[A];2006年全国光电技术学术交流会会议文集（A 光电系统总体技术专题）[C];2006年

4 李亦君;孟卫华;;基于DSP的某型光电跟瞄平台控制系统设计[A];全国第十届信号与信息处理、第四届DSP应用技术联合学术会议论文集[C];2006年

5 房立丰;刘安心;常兴;武光华;李永;;一平移三转动并联稳定平台拓扑结构设计[A];第9届中国机构与机器科学应用国际会议（CCAMMS 2011）暨中国轻工机械协会科技研讨会论文集[C];2011年

6 赵星龙;许爱华;卓家靖;孙澜琼;;无人机光电探测器稳定平台控制系统设计与研究[A];2013第一届中国指挥控制大会论文集[C];2013年

7 王鹂;刘林发;贾京红;张志明;王磊;;基于机载光电稳定平台跟踪状态的测距方法研究[A];中国仪器仪表学会第九届青年学术会议论文集[C];2007年

8 彭晓东;林宗坚;刘召芹;邓冰;;特轻小型组合宽角数字相机系统—LAC[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年

9 邓志平;张永科;彭晓乐;;图像导引头伺服稳定平台控制器的数字化分析[A];2007年光电探测与制导技术的发展与应用研讨会论文集[C];2007年

相关博士学位论文 前8条

1 刘进博;不稳定平台静态基准转换技术研究[D];国防科学技术大学;2016年

2 李玉昆;3-UPS/S并联稳定平台的性能分析与稳定补偿实验研究[D];燕山大学;2018年

3 林竹

本文编号：2716810