某高精度转塔伺服系统的设计与研究
发布时间：2021-07-29 17:41
现代战争发展,对火箭炮发射系统性能提出了更加严格的要求,需要提高控制系统鲁棒性,从而提高发射精度。本文结合某型转塔样机的研制任务,研究高性能的火箭炮交流位置伺服系统,设计了转塔系统的总体方案、控制策略、硬件电路、软件程序,有效地提高了火箭炮的射击精度,具有一定的参考价值。针对火箭炮武器系统实际运行过程中存在不确定干扰和噪声,而微分运算对噪声极为敏感,容易放大噪声,激发系统的未建模特性,严重影响控制器精度,所以不宜直接对参考信号进行微分操作,故设计了一种高增益观测器来估计信号的导数信息。针对实际系统运行过程中存在的负载变化、冲击干扰等各种不确定因素,将传统的自适应控制和滑模控制结合起来并加上模糊控制,构造出了一种新型的自适应模糊滑模位置控制器（AFSMC）。仿真结果表明,该控制器能够有效抑制抖振,克服参数摄动及负载扰动的不良影响,减小系统跟踪误差,提高跟踪性能。完成了基于DSP的转塔控制系统的软硬件设计。位置控制器通过串口接收目标参考信号,同时接收旋转变压器反馈的当前位置信息,经过解算后通过DA和放大电路输出至伺服驱动器驱动电机,实现对目标的精确跟踪。通过实验结果分析,证实了系统软硬件设...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 选题的研究背景、科学意义和应用前景
1.2 国内外火箭炮发展
1.3 伺服系统控制策略发展
1.4 论文主要工作
2 转塔控制系统模型分析
2.1 火箭炮发射控制系统总体结构图
2.2 转塔位置伺服系统工作原理
2.3 永磁交流同步电机的数学模型
2.4 永磁交流同步电机三种坐标系之间变换
2.5 永磁交流同步电机控制方案的确定
2.6 永磁交流同步电机的i_d=0控制
2.7 转塔发射控制系统控制器设计
2.7.1 电流环控制分析设计
2.7.2 速度环控制分析设计
2.7.3 位置环控制分析设计
2.8 本章小结
3 转塔伺服系统自适应模糊滑模控制
3.1 自适应控制的基本原理
3.1.1 模型参考自适应系统(MARCS)
3.1.2 MARCS基本设计方法
3.2 滑模变结构控制的基本原理
3.2.1 滑模变结构控制的设计要求
3.2.2 滑模变结构控制的抖振
3.3 模糊控制的基本原理
3.4 转塔控制系统状态方程
3.5 高增益观测器设计
3.6 滑模控制器设计
3.7 自适应模糊滑模控制
3.8 稳定性证明
3.9 仿真分析与研究
3.9.1 高增益观测器仿真
3.9.2 位置控制器仿真
3.10 本章小结
4 转塔伺服控制系统硬件电路设计
4.1 供电系统电路设计
4.2 串口通信电路设计
4.3 异步通信串口扩展电路设计
4.4 RDC电路设计
4.5 DA转换和放大电路设计
4.6 本章小结
5 软件设计
5.1 系统主程序设计
5.2 关键子程序设计
5.3 本章小结
6 实验验证
6.1 实验目的
6.2 实验环境
6.3 转塔伺服系统性能指标
6.4 实验方案和结果
6.5 本章小结
7 总结与展望
7.1 工作总结
7.2 工作展望
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]自适应反演滑模控制在火箭炮交流伺服系统中的应用[J]. 郭亚军,王晓锋,马大为,乐贵高. 兵工学报. 2011(04)
[2]基于DSP的防空火箭炮模糊神经网络位置控制器设计[J]. 胡健,马大为,郭亚军,庄文许,杨帆. 测控技术. 2010(09)
[3]滑模控制的永磁同步电机伺服系统一体化设计[J]. 方斯琛,周波. 中国电机工程学报. 2009(03)
[4]基于CPLD的DSP与LCD接口的设计与实现[J]. 康岭,朱齐丹. 应用科技. 2008(05)
[5]永磁同步电动机控制策略及应用研究综述[J]. 张宏宇,闫镔,陆利忠. 微电机. 2008(04)
[6]基于递归神经网络的伺服系统自适应反步控制[J]. 张鹏,李颖晖,肖蕾. 系统仿真学报. 2008(06)
[7]坦克炮控系统自适应模糊滑模控制方法[J]. 冯亮,马晓军,闫之峰,李华. 电机与控制学报. 2007(01)
[8]伺服系统的自适应模糊滑模最优控制研究[J]. 马义方,蔡际令,汪雄海. 浙江大学学报(工学版). 2006(06)
[9]模糊控制理论的发展应用与展望[J]. 秦绪平,谭国俊. 控制工程. 2005(S2)
[10]基于神经网络的PMSM自适应滑模控制[J]. 李鸿儒,顾树生. 控制理论与应用. 2005(03)
博士论文
[1]多关节机器人的智能滑模变结构控制方法研究[D]. 穆效江.北京工业大学 2008
[2]交流伺服驱动系统新型控制策略研究[D]. 王瑞明.浙江大学 2005
[3]高性能交流伺服系统及其复合控制策略研究[D]. 曾玉金.浙江大学 2005
[4]滑模变结构理论及其在交流伺服系统中的应用研究[D]. 骆再飞.浙江大学 2003
本文编号：3309763
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 选题的研究背景、科学意义和应用前景
1.2 国内外火箭炮发展
1.3 伺服系统控制策略发展
1.4 论文主要工作
2 转塔控制系统模型分析
2.1 火箭炮发射控制系统总体结构图
2.2 转塔位置伺服系统工作原理
2.3 永磁交流同步电机的数学模型
2.4 永磁交流同步电机三种坐标系之间变换
2.5 永磁交流同步电机控制方案的确定
2.6 永磁交流同步电机的i_d=0控制
2.7 转塔发射控制系统控制器设计
2.7.1 电流环控制分析设计
2.7.2 速度环控制分析设计
2.7.3 位置环控制分析设计
2.8 本章小结
3 转塔伺服系统自适应模糊滑模控制
3.1 自适应控制的基本原理
3.1.1 模型参考自适应系统(MARCS)
3.1.2 MARCS基本设计方法
3.2 滑模变结构控制的基本原理
3.2.1 滑模变结构控制的设计要求
3.2.2 滑模变结构控制的抖振
3.3 模糊控制的基本原理
3.4 转塔控制系统状态方程
3.5 高增益观测器设计
3.6 滑模控制器设计
3.7 自适应模糊滑模控制
3.8 稳定性证明
3.9 仿真分析与研究
3.9.1 高增益观测器仿真
3.9.2 位置控制器仿真
3.10 本章小结
4 转塔伺服控制系统硬件电路设计
4.1 供电系统电路设计
4.2 串口通信电路设计
4.3 异步通信串口扩展电路设计
4.4 RDC电路设计
4.5 DA转换和放大电路设计
4.6 本章小结
5 软件设计
5.1 系统主程序设计
5.2 关键子程序设计
5.3 本章小结
6 实验验证
6.1 实验目的
6.2 实验环境
6.3 转塔伺服系统性能指标
6.4 实验方案和结果
6.5 本章小结
7 总结与展望
7.1 工作总结
7.2 工作展望
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]自适应反演滑模控制在火箭炮交流伺服系统中的应用[J]. 郭亚军,王晓锋,马大为,乐贵高. 兵工学报. 2011(04)
[2]基于DSP的防空火箭炮模糊神经网络位置控制器设计[J]. 胡健,马大为,郭亚军,庄文许,杨帆. 测控技术. 2010(09)
[3]滑模控制的永磁同步电机伺服系统一体化设计[J]. 方斯琛,周波. 中国电机工程学报. 2009(03)
[4]基于CPLD的DSP与LCD接口的设计与实现[J]. 康岭,朱齐丹. 应用科技. 2008(05)
[5]永磁同步电动机控制策略及应用研究综述[J]. 张宏宇,闫镔,陆利忠. 微电机. 2008(04)
[6]基于递归神经网络的伺服系统自适应反步控制[J]. 张鹏,李颖晖,肖蕾. 系统仿真学报. 2008(06)
[7]坦克炮控系统自适应模糊滑模控制方法[J]. 冯亮,马晓军,闫之峰,李华. 电机与控制学报. 2007(01)
[8]伺服系统的自适应模糊滑模最优控制研究[J]. 马义方,蔡际令,汪雄海. 浙江大学学报(工学版). 2006(06)
[9]模糊控制理论的发展应用与展望[J]. 秦绪平,谭国俊. 控制工程. 2005(S2)
[10]基于神经网络的PMSM自适应滑模控制[J]. 李鸿儒,顾树生. 控制理论与应用. 2005(03)
博士论文
[1]多关节机器人的智能滑模变结构控制方法研究[D]. 穆效江.北京工业大学 2008
[2]交流伺服驱动系统新型控制策略研究[D]. 王瑞明.浙江大学 2005
[3]高性能交流伺服系统及其复合控制策略研究[D]. 曾玉金.浙江大学 2005
[4]滑模变结构理论及其在交流伺服系统中的应用研究[D]. 骆再飞.浙江大学 2003
本文编号：3309763
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