仿真转台控制系统的设计与研究

发布时间：2017-09-14 02:12

  本文关键词：仿真转台控制系统的设计与研究

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【摘要】：三轴仿真转台作为半实物仿真的关键设备,三个自由度分别模拟飞行器在飞行中的三个姿态,其性能的好坏直接决定被测系统或被测元件的研制周期及最终的性能优劣。随着国防科技的进步,对转台的性能指标要求也越来越高。本文基于某科研单位与电液技术研究所合作研发的三轴电液伺服仿真转台项目,进行了整体结构选型和控制结构分析,并针对中框液压系统通过理论分析推倒出理论模型,之后通过扫频辨识了系统实际参数。针对此模型通过极点配置设计了内环控制器,通过迟后校正设计了外环控制器,同时设计了前馈控制器,并通过数值仿真验证了控制器的有效性。针对系统在实际工作过程中,由于存在摩擦等非线性,系统模型参数变化和模型不确定性较大时,需要对内部运行状态进行观测,采用了一种高增益观测器对系统进行状态估计。针对系统在低速运行时的外部扰动,采用基于高增益观测器的扩张观测器,将外部扰动作为内部状态进行观测,并将该信号用于补偿,通过数值仿真验证了该状态观测和补偿控制的有效性。最后,完成部分硬件设计,软件程序研发,系统保护方案等方面系统的实现设计方案。
【关键词】：控制系统设计 高增益观测器 扰动补偿
【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】：V216.8
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-12
• 1.1 课题来源及研究意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-10
• 1.2.1 转台发展现状9
• 1.2.2 电液伺服系统发展现状9-10
• 1.2.3 不可测状态的状态反馈10
• 1.3 本文的主要研究内容10-12
• 第2章 转台系统建模和控制方案设计12-28
• 2.1 引言12
• 2.2 转台方案选型12-15
• 2.2.1 三轴仿真转台总体结构12-14
• 2.2.2 三轴仿真转台控制系统14-15
• 2.3 中框系统建模15-20
• 2.3.1 理论模型16-18
• 2.3.2 实际模型辨识18-20
• 2.4 控制器设计20-27
• 2.4.1 利用状态反馈进行极点配置20-22
• 2.4.2 设计位置环控制器22-23
• 2.4.3 零点配置23-24
• 2.4.4 控制器仿真24-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第3章 抗干扰高增益观测器28-48
• 3.1 引言28
• 3.2 状态观测器原理基础28-29
• 3.3 高增益观测器29-36
• 3.3.1 高增益观测器理论分析30-33
• 3.3.2 高增益观测器仿真33-36
• 3.4 基于高增益观测器的扰动补偿36-47
• 3.4.1 扩张高增益观测器理论分析37-39
• 3.4.2 仿真分析39-47
• 3.5 本章小结47-48
• 第4章 控制系统硬件与软件设计48-61
• 4.1 引言48
• 4.2 射极跟随器模拟信号板48-50
• 4.2.1 射极跟随器48-49
• 4.2.2 PCB板设计49-50
• 4.3 功率驱动器50-54
• 4.3.1 驱动器功能50-51
• 4.3.2 驱动器接线51-54
• 4.4 工控机的软件设计54-60
• 4.4.1 扩展PCI板卡54-55
• 4.4.2 工控机操作系统55
• 4.4.3 软件系统界面55-57
• 4.4.4 保护程序57-60
• 4.5 本章小结60-61
• 结论61-62
• 参考文献62-65
• 致谢65

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本文编号：847253