舰载“菲涅尔”光学助降系统的精确控制研究

发布时间：2017-09-18 13:09

  本文关键词：舰载“菲涅尔”光学助降系统的精确控制研究

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【摘要】：“菲涅尔”光学助降系统是装备于航母甲板之上，并朝舰载机着舰方向射出一道与海平面呈一定角度的光线，用以引导舰载机安全着舰的一套助降装置。而由于航母在海面上受到各种不稳定因素的干扰，很难使助降系统稳定持续地工作，所以研究如何精确地控制其工作是非常重要的，本文主要针对舰载“菲涅尔”光学助降系统的精确控制进行了研究。 文中先是根据光学助降平台的工作特性和要求定义了相应的坐标系，然后根据平台的结构以及执行机构等特点分步建立了数学模型，同时还分析了控制过程中可能出现的一些问题，并初步给出了解决方法。 随后根据前文所确立的数学模型，对平台的控制回路首先进行了转速负反馈双闭环控制，即通过对控制回路中速度环和位置环的构成双闭环稳定控制法，达到对外部干扰进行有效的隔离作用。但是又由于系统中出现的时滞问题的干扰影响，进一步提出了内模复合控制以抵消时滞环节的影响。 为了充分提高控制的精度还需考虑摩擦因素的干扰作用，，于是针对平台中执行电机内部的摩擦用基于摩擦模型的RBF神经滑模补偿。通过这个补偿之后进而可把系统简化成一个二阶系统，从而提出一种基于双模型强自适应控制的平台摩擦补偿策略，并很好地完成了系统的摩擦补偿控制。 对于最终的控制器设计，在硬件和软件方面都采用了易于维护升级的模块化设计理念，完成了其中关键的信号调理、伺服驱动电路设计以及软件基本控制逻辑设计等工作。
【关键词】：“菲涅尔”光学助降系统 双闭环控制 内模控制 神经滑模控制 双模型强自适应控制
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U674.771;V271.492
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 图表清单9-11
• 注释表11-12
• 缩略词12-13
• 第一章 绪论13-21
• 1.1 研究背景及意义13-17
• 1.2 舰载光学助降平台研究现状17-20
• 1.2.1 国内外发展现状17-18
• 1.2.2 舰载光学助降平台控制技术18-20
• 1.3 论文的主要研究内容及安排20-21
• 第二章 舰载光学助降平台的数学模型建模21-32
• 2.1 坐标系定义21-25
• 2.1.1 坐标系建立21-23
• 2.1.2 坐标系转换23-24
• 2.1.3 平台运动学变换关系24-25
• 2.2 助降平台的数学建模与分析25-30
• 2.2.1 助降平台结构分析25-27
• 2.2.2 执行机构及负载模型分析27-28
• 2.2.3 驱动器的传递函数28-29
• 2.2.4 陀螺敏感元件的传递函数29
• 2.2.5 助降平台稳定控制模型29-30
• 2.3 助降平台控制性能影响因素分析30-31
• 2.4 本章小结31-32
• 第三章 舰载光学助降平台的伺服控制策略研究32-50
• 3.1 平台稳定回路的组成32-33
• 3.2 平台稳定回路综合设计及校正33-41
• 3.2.1 校正网络的设计34-35
• 3.2.2 双闭环控制结构及性能分析35-37
• 3.2.3 仿真实验37-41
• 3.3 基于内模的复合控制41-49
• 3.3.1 内模控制机理分析41-42
• 3.3.2 内模控制设计步骤42-45
• 3.3.3 相位和幅值裕度内模控制的设计45-47
• 3.3.4 仿真实验47-49
• 3.4 本章小结49-50
• 第四章 舰载光学助降平台的摩擦补偿策略研究50-68
• 4.1 摩擦的产生及模型建立50-52
• 4.1.1 摩擦的产生及特性分析50-51
• 4.1.2 摩擦模型的建立51
• 4.1.3 摩擦非线性传统补偿51-52
• 4.1.4 摩擦非线性基于智能控制的摩擦补偿52
• 4.2 基于摩擦模型的电机轴系摩擦补偿策略52-60
• 4.2.1 边界误差估计方法分析53-54
• 4.2.2 LuGre 摩擦模型参数辨识54-55
• 4.2.3 滑模控制切换函数的选择55-56
• 4.2.4 补偿控制策略的方法设计56-59
• 4.2.5 仿真实验59-60
• 4.3 基于双模型强自适应的平台摩擦补偿策略60-67
• 4.3.1 平台摩擦补偿控制问题描述61
• 4.3.2 双模型自适应控制器设计61-63
• 4.3.3 强跟踪控制参数设计63-64
• 4.3.4 自适应可调参数设计64-65
• 4.3.5 仿真实验65-67
• 4.4 本章小结67-68
• 第五章 基于嵌入式运动控制模块的平台伺服控制系统68-79
• 5.1 平台系统的概述68-69
• 5.2 伺服控制系统的硬件设计69-74
• 5.2.1 控制处理器69-72
• 5.2.2 驱动电机72
• 5.2.3 功率驱动单元72-73
• 5.2.4 惯性敏感元件73-74
• 5.3 伺服控制系统的软件实现74-78
• 5.3.1 下位机软件描述74-76
• 5.3.2 控制软件总体76-78
• 5.4 本章小结78-79
• 第六章 总结与展望79-81
• 6.1 论文总结79
• 6.2 对未来工作的展望79-81
• 参考文献81-85
• 致谢85-86
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文86

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

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6 季晓英;;高精度机械轴承转台摩擦的产生及其相关问题研究[J];商品与质量;2011年S2期

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本文编号：875718