基于加速度计的光电伺服跟踪系统前馈控制

发布时间：2017-07-04 14:25

  本文关键词：基于加速度计的光电伺服跟踪系统前馈控制

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【摘要】：最近，光电跟踪系统的跟踪和捕获动态快速目标的能力已经无法满足实际的需要，这是因为被跟踪目标的速度、跟踪设备的各方面特性不断提高所导致的。由于被跟踪目标的快速性和不定性增加了光电跟踪系统的动态跟踪误差，目前存在的控制方法还远远不能满足光电跟踪系统跟踪精度的要求。因此，近年来提高光电伺服控制系统的跟踪精度成为研究的热点。 为了有效的提高系统的跟踪能力、抑制抖动性、提高系统的跟踪精度，本文以加速度计作为前馈控制的信息源，通过AD转换板将加速度计输出的模拟电压信号转换成数字信号。通过422通信将转换后的数字信号送入PC104中，在PC104中通过滤波和积分处理得出速度实现前馈控制。 本文首先介绍了光电跟踪系统的概念以及组成，并且对光电跟踪系统中的现有控制算法进行了简要的总结，进一步引出前馈控制在伺服控制系统中的应用和国内外发展现状。详细介绍了前馈控制原理以及其与等效复合控制的关系。加速度计采用中电科技26所的CJ41A-2E压电式加速度计，对压电式加速度计的工作原理以及它的优缺点进行了详细的描述。文中对加速度信号采集模块的硬件电路设计和软件开发进行了详细的描述，，为了去除高频干扰，采用FIR数字低通滤波器进行软件滤波。加速度计测量出的加速度信号经过处理后传入工控机PC104中，在PC104中通过积分得转台的速度信号，用以实现等效复合控制。由于积分会随着时间的增加使误差积累，最终将初始误差放大，本文采用在积分差分等式右端加上或者减去一个常量补偿积分误差，补偿效果明显。用MATLAB对前馈控制和等效复合控制系统进行了仿真，并且通过实验得出结论，通过加速度计直接测量的加速度积分得到的速度信息可以实现等效复合控制，并且提高光电伺服跟踪系统的跟踪精度。
【关键词】：前馈控制 等效复合控制 加速度计 光电跟踪系统 跟踪精度
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TP273;TH824.4
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 光电跟踪系统11-13
• 1.2 光电伺服跟踪系统中的控制方法13-17
• 1.2.1 PID 控制方法13-15
• 1.2.2 复合控制15
• 1.2.3 等效复合控制15-16
• 1.2.4 新型控制策略的应用16-17
• 1.3 研究内容与立题依据17-19
• 第2章 光电跟踪伺服系统的基本组成19-29
• 2.1 引言19
• 2.2 光电伺服跟踪系统整体框架19-20
• 2.3 光电跟踪伺服系统数学模型20-28
• 2.3.1 电视跟踪器20-21
• 2.3.2 数字控制器21-22
• 2.3.3 PWM 功率放大器22-25
• 2.3.4 直流力矩电机25-27
• 2.3.5 角编码器27-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第3章 前馈控制原理29-43
• 3.1 引言29
• 3.2 前馈控制理论29-37
• 3.2.1 基本概念29-30
• 3.2.2 复合控制模型分析30-37
• 3.3 复合控制的不变性原理37-38
• 3.4 光电伺服跟踪系统复合控制的应用38-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第4章 加速度计提供等效复合控制信息源43-56
• 4.1 引言43
• 4.2 加速度计的工作原理43-46
• 4.5 加速度信号采集系统46-55
• 4.5.1 基于 AD974 的角加速度采集系统方框图46
• 4.5.2 硬件模块功能46-47
• 4.5.3 采集系统的软件设计与 FIR 低通滤波器的原理47-49
• 4.5.4 加速度测量误差分析49-55
• 4.6 本章小结55-56
• 第5章 等效复合控制仿真与实验56-76
• 5.1 引言56
• 5.2 加速度计实现等效复合控制的仿真56-65
• 5.2.1 电机模型参数确定56-58
• 5.2.2 校正参数与开环波特图58-62
• 5.2.3 系统仿真框图62-65
• 5.2.4 仿真实验结果分析65
• 5.3 加速度信号实现等效复合控制实验与分析65-75
• 5.3.1 PC104 系统控制程序流程图65-67
• 5.3.2 加速度信号的积分原理与积分误差补偿67-68
• 5.3.3 等效复合控制实验68-74
• 5.3.4 实验结果分析74-75
• 5.4 本章小结75-76
• 第6章 总结与展望76-78
• 6.1 论文的主要工作总结76
• 6.2 论文的主要创新点76-77
• 6.3 总结与展望77-78
• 参考文献78-81
• 在学期间学术成果情况81-82
• 指导教师及作者简介82-83
• 致谢83

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 于丹;陈娟;王威立;梁伟;;基于Compax3的光电跟踪伺服控制系统[J];电气传动;2013年06期

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 林森;提高光电跟踪伺服系统精度关键技术研究[D];长春工业大学;2012年

2 李培伟;永磁同步电机伺服系统矢量控制技术研究[D];南京理工大学;2013年

3 于丹;基于Compax3的伺服控制系统研究[D];长春工业大学;2013年

本文编号：518158