基于船载稳定平台的伺服控制系统研究

发布时间：2017-09-20 10:44

  本文关键词：基于船载稳定平台的伺服控制系统研究

  更多相关文章： 船载稳定平台 伺服控制装置 PID 滑模控制

【摘要】：随着国防武器装备水平的发展,对船海装备的稳瞄、跟踪能力提出了更高的要求,对高精度、快响应稳定跟踪平台的需求变得越来越为迫切。本文以船载稳定平台为研究对象,针对稳定平台的伺服控制系统展开研究。首先,基于直流力矩电机建立三闭环伺服控制系统模型,根据系统性能要求,分别设计电流环、转速环和位置环控制器。设计滑模切换函数和滑模控制器,使用边界层法抑制滑模控制中的抖动。仿真结果验证了滑模控制器具有较好的鲁棒性,边界层法对滑模抖动具有显著的抑制作用。然后,设计双轴船载稳定平台伺服控制装置,包括ARM核心板、控制板、驱动板、滤波电感等。采用Altium Designer09设计印制电路板,在KeilμVision5环境中编写程序与算法。在Labview环境中设计船载稳定平台伺服控制装置的上位机程序和界面,包括调试模块、分析模块和数据处理模块。最后,在单轴转台和双轴转台上分别进行实验研究。PID控制时,在单轴转台和双轴转台上,伺服控制均能达到静态无差要求。对于周期为10s幅度为5°的正弦波跟随时,单轴转台最大跟随误差约为0.675°,双轴转台航向轴最大跟随误差约为0.765°,俯仰轴最大跟随误差约为0.315°。滑模控制时,单轴转台伺服控制存在幅度为0.0045°的抖振,对于周期为10s幅度为5°的正弦波跟随时,其最大跟随误差约为0.36°。通过测量模块获得了单轴转台的Stribeck摩擦模型参数和转动惯量,达到了预期的设计要求。
【关键词】：船载稳定平台 伺服控制装置 PID 滑模控制
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U674.703
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 绪论8-15
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义8
• 1.2 转台的国内外发展现状8-13
• 1.2.1 摩擦力矩问题9-11
• 1.2.2 陀螺噪声问题11-12
• 1.2.3 控制策略分析12-13
• 1.3 本文的主要研究内容13-15
• 第2章 直流力矩电机伺服控制系统设计15-25
• 2.1 基于直流力矩电机的伺服控制系统15-17
• 2.2 伺服控制系统的控制器设计17-21
• 2.2.1 电流环控制器设计17-18
• 2.2.2 转速环控制器设计18-20
• 2.2.3 位置环控制器设计20-21
• 2.3 伺服控制系统的SIMULINK仿真21-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第3章 伺服控制系统滑模控制器设计25-35
• 3.1 滑模控制方法简介25-27
• 3.1.1 滑模控制理论发展概况25-26
• 3.1.2 滑模控制的基本原理与设计方法26-27
• 3.2 伺服控制系统滑模控制器的设计27-31
• 3.2.1 滑模切换函数的设计27-30
• 3.2.2 滑模控制器的设计30-31
• 3.3 边界层法抑制滑模抖动31-32
• 3.4 滑模控制器的性能分析32-33
• 3.4.1 跟踪特性分析32-33
• 3.4.2 鲁棒性分析33
• 3.5 本章小结33-35
• 第4章 船载稳定平台伺服控制装置设计35-52
• 4.1 船载稳定平台伺服控制系统组成35-36
• 4.2 伺服控制装置设计36-45
• 4.2.1 ARM核心板设计36-38
• 4.2.2 驱动板设计38-41
• 4.2.3 控制板设计41-45
• 4.3 伺服控制系统程序设计45-48
• 4.4 伺服控制系统算法设计48-50
• 4.4.1 PID控制算法设计48-50
• 4.4.2 滑模控制算法设计50
• 4.5 本章小结50-52
• 第5章 伺服控制系统上位机设计与实验研究52-62
• 5.1 伺服控制系统上位机设计52-55
• 5.1.1 调试模块设计52-54
• 5.1.2 分析模块设计54-55
• 5.1.3 数据处理模块设计55
• 5.2 PID算法实验研究55-60
• 5.2.1 转台调试实验研究55-58
• 5.2.2 Stribeck摩擦模型参数测量58-59
• 5.2.3 转台转动惯量测量59-60
• 5.3 滑模控制算法实验研究60-61
• 5.4 本章小结61-62
• 结论62-63
• 参考文献63-67
• 附录67-70
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果70-72
• 致谢72

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 ;专家谈2006年伺服控制的发展趋势[J];伺服控制;2006年01期

2 ;技术,是我们不变的追求——写在2012年最后一期《伺服控制》的寄语[J];伺服控制;2012年08期

3 I M Whiting;可编程伺服控制新方法[J];机电信息;2001年11期

4 焦念友;“高精度步进伺服控制系统新技术研究”通过鉴定[J];石油大学学报(自然科学版);2003年03期

5 翁建元,李树广;数字PID调节器在伺服控制系统中的应用[J];湖南电力;2003年04期

6 周淑军 ,王晓颖 ,杨东 ,宋晓光;伺服控制系统在传送链条上的应用[J];电气时代;2004年10期

7 章肖明;傅蓉浣;;伺服控制系统在缝纫机中的应用[J];机电工程;2006年08期

8 本刊编辑部;;祝福 启程 超越[J];伺服控制;2007年01期

9 涂序彦;;伺服控制的发展方向与开发策略[J];伺服控制;2008年01期

10 ;《伺服控制》杂志全面改版 欢迎征订! 欢迎来稿![J];伺服控制;2008年04期

中国重要会议论文全文数据库 前6条

1 熊运鸿;高为炳;;大系统伺服控制的新选择:动态递阶伺服控制[A];1991年控制理论及其应用年会论文集（下）[C];1991年

2 潘菊初;;风电电动变桨伺服控制系统的研发[A];中国仪器仪表学会2008学术年会第二届智能检测控制技术及仪表装置发展研讨会论文集[C];2008年

3 王晓陵;张锐;李文秀;李国义;焦洪柱;;钻井综合试验装置钻压伺服控制系统[A];'2000系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2000年

4 曲蔚然;林岩;刘洛霞;;机载设备机电伺服控制系统的健康管理系统设计[A];2011航空试验测试技术学术交流会论文集[C];2010年

5 刘志东;朱兆勇;;倾斜导轨上的二级倒立摆的最优鲁棒伺服控制[A];1994中国控制与决策学术年会论文集[C];1994年

6 周长义;李清军;葛文奇;;变结构控制方法在转台伺服控制系统中的应用[A];第二届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2004年

中国重要报纸全文数据库 前2条

1 冯继文 摘译;简易伺服控制电路[N];电子报;2008年

2 成都 辛然;RF/伺服控制处理集成电路CXA1372AS维修资料[N];电子报;2006年

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 方强;被动式力矩伺服控制系统设计方法及应用研究[D];哈尔滨工业大学;2006年

2 冯石柱;六自由度并联液压伺服机械手的力觉双向伺服控制[D];吉林大学;2008年

3 李泽源;基于二自由度理论和内模原理的高速高精度伺服控制器综合设计方法[D];北京交通大学;2015年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 李宾;汽车零部件道路模拟时域波形复现控制策略研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

2 杨俊男;仿人眼成像系统焦距伺服控制的研究[D];浙江大学;2015年

3 刘佳佳;PLC伺服控制系统实现精确定位的设计与研发[D];南京师范大学;2013年

4 谭敏;某转台伺服控制系统设计与功能实现[D];西安电子科技大学;2014年

5 高阳;基于自抗扰算法的机械手伺服控制系统研究[D];浙江工业大学;2015年

6 黄敏娣;船载“动中通”卫星通信控制系统设计[D];南京邮电大学;2015年

7 赖文娟;陀螺稳定光电平台伺服控制系统设计与实现[D];电子科技大学;2015年

8 刘泽;伺服控制系统以太网接口的应用研究[D];中国科学院研究生院(光电技术研究所);2016年

9 舒骏逸;两轴四框架稳定跟踪平台伺服控制系统的设计与实现[D];北京理工大学;2016年

10 张伟同;某轿车动力学稳定性集成制动伺服控制研究[D];吉林大学;2016年

，

本文编号：887607