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《南京理工大学》2008年硕士论文

发布时间:2016-11-03 15:01

  本文关键词:机载立体测绘相机滚转轴伺服系统的辨识与设计,由笔耕文化传播整理发布。


《南京理工大学》 2008年

陀螺稳定伺服平台设计

任远航  

【摘要】: 陀螺稳定平台近几年发展十分迅速,被广泛应用于弹(箭)制导、机载、舰载、车载武器等军事领域和工业系统、摄影成像等民用领域。本文以实际项目为背景,针对陀螺稳定平台的三轴空间耦合关系、稳定控制算法以及如何具体实现稳定平台功能等关键技术进行了理论研究和实验验证。 本文研究了三轴稳定平台总体结构,分机械和伺服控制系统两部分对三轴稳定平台进行分析。根据三轴稳定平台空间架构对三轴稳定平台的信号耦合关系及其动力学方程进行了推导,从而将三轴多输入多输出系统转换为三个有联系的单输入单输出系统。为了保证视轴在一定扰动下稳定并能准确跟踪目标,采用单速率稳定环控制方法来抑制扰动,对单轴速率稳定环各环节进行了详细的分析,从而建立了单轴速率稳定环模型,并在单轴速率稳定环的基础上建立了三轴稳定环模型,将所建平台模型在MATLAB中仿真,得到了较好的仿真结果。合理规划控制系统硬件部分,将硬件部分分为输入板、主控板、输出板三块,主控板控制芯片选用运算能力强大并且外设齐全的DSP2812芯片,考虑到系统运算程度复杂且要求运算过程快速,用双DSP处理方式将输入信号处理和控制运算两部分分别在不同DSP中运算,从而保证能够在规定时间内完成从信号处理到控制运算输出整个过程。设计系统软件部分时根据双DSP结构规划程序模块,将程序模块分为解算DSP程序和控制DSP程序两部分,使得程序结构清晰,条理分明,便于系统的调试和维护。

【关键词】:
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:V241.5
【目录】:

  • 摘要3-4
  • ABSTRACT4-7
  • 1 绪论7-13
  • 1.1 稳定平台的研究意义7-8
  • 1.2 国内外稳定平台发展现状8-9
  • 1.3 稳定平台的控制策略9-11
  • 1.4 本文研究难点11
  • 1.5 本文研究内容11-13
  • 2 三轴陀螺稳定平台总体设计13-19
  • 2.1 稳定平台总体结构13-14
  • 2.2 稳定平台结构分析与设计14-17
  • 2.2.1 机械谐振分析14-15
  • 2.2.2 主要元件选型设计15-17
  • 2.3 小结17-19
  • 3 三轴陀螺稳定平台原理分析及建模19-33
  • 3.1 三轴平台原理分析19-28
  • 3.1.1 环架驱动信号的合理分配20-24
  • 3.1.2 三轴平台的动力学方程和系统的传递函数阵24-28
  • 3.2 速率稳定环各环节数学模型的建立28-32
  • 3.2.1 直流力矩电机及平台负载建模28-30
  • 3.2.2 陀螺数学模型30-31
  • 3.2.3 速率稳定环的数学模型31-32
  • 3.3 小结32-33
  • 4 稳定平台控制算法33-45
  • 4.1 系统精度对伺服控制的要求33-34
  • 4.2 单速率稳定环稳定控制方法34-44
  • 4.2.1 超前滞后校正34-37
  • 4.2.2 校正环节离散仿真37-39
  • 4.2.3 数字PID控制算法39-40
  • 4.2.4 三轴平台稳定控制仿真40-44
  • 4.3 小结44-45
  • 5 稳定平台硬件设计45-58
  • 5.1 硬件电路结构与功能45-46
  • 5.2 信号输入板46-48
  • 5.2.1 轴角编码转换电路47
  • 5.2.2 陀螺A/D转换电路47-48
  • 5.3 主控板48-55
  • 5.3.1 处理芯片F2812及周边电路49-51
  • 5.3.2 CPLD电路51-52
  • 5.3.3 主控板供电电路52-54
  • 5.3.4 电平转换电路54
  • 5.3.5 两块DSP数据交互电路54-55
  • 5.4 伺服输出板55-57
  • 5.4.1 驱动电机D/A转换电路55-56
  • 5.4.2 驱动陀螺力矩器D/A转换电路56-57
  • 5.4.3 力矩器通断电路57
  • 5.5 小结57-58
  • 6 稳定平台软件设计58-66
  • 6.1 解算DSP程序设计58-63
  • 6.1.1 主程序58-59
  • 6.1.2 外部时钟中断子程序59-60
  • 6.1.3 数据处理程序60-62
  • 6.1.4 双口RAM写入程序62-63
  • 6.2 控制DSP程序设计63-65
  • 6.2.1 主程序63
  • 6.2.2 外部时钟中断子程序63-64
  • 6.2.3 双口RAM读取程序64-65
  • 6.2.4 控制程序65
  • 6.3 小结65-66
  • 7 总结与展望66-68
  • 致谢68-69
  • 参考文献69-72
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      本文关键词:机载立体测绘相机滚转轴伺服系统的辨识与设计,由笔耕文化传播整理发布。



    本文编号:163159

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