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高精度数字速率伺服控制系统实现

作　者: 韩小平
导　师: 姚郁
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 导航、制导与控制
关键词: 测试转台转速性能采样周期定时
分类号: TM921.541
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 357次
引　用: 3次
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内容摘要

仿真测试转台是航空、航天等领域中进行半实物仿真和测试的关键硬件设备,在飞行器的研制过程中起着极其重要的作用。转速性能是仿真测试转台性能评价的一项重要指标,影响系统转速性能的因素很多。本文以ET108B单轴转台为背景,重点研究采样周期的波动对系统稳定性及转速性能的影响及其抑制措施。首先,建立了无刷直流力矩电机伺服系统的数学模型;然后,针对目前转台控制系统的操作方式,通过分析单次采样周期波动对系统转速性能的影响,明确了在影响系统性能的两个因素中,指令畸变起主导作用,并研究了采样周期随机波动对系统稳定性及转速性能的影响;其次,在讨论了控制方法解决方案的局限性的基础上,指出只有采取合理的调度算法把采样周期控制在允许的范围之内才能从根本上解决该问题;再次,讨论了实时操作子系统RTX在控制系统中的应用。通过对Windows和RTX的实时性能进行分析,并进行仿真比较二者的实时性能,认识到基于RTX的控制系统采样周期波动非常小,而且能够保证最坏情况下的采样周期值,从而有效地解决了采样周期波动问题;最后,在确定伺服系统全数字控制方案的基础上,根据系统性能指标要求设计了数字控制器,并编写了运行在RTX平台下的系统软件,对系统进行了调试。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-13
  1.1 课题背景  8-9
  1.2 时变采样周期伺服系统的研究现状  9-11
    1.2.1 时变采样周期伺服系统控制方法  9-11
    1.2.2 实时操作系统在控制系统中的应用  11
  1.3 论文的研究内容及章节安排  11-13
第2章系统伺服控制方案及数学模型  13-20
  2.1 引言  13
  2.2 系统伺服控制方案的确定  13-15
    2.2.1 驱动元件的选择  13-14
    2.2.2 位置测量元件的选取  14
    2.2.3 控制回路设置  14-15
  2.3 仿真转台系统的数学模型  15-19
    2.3.1 矢量控制型永磁同步电机系统的机理模型  15-18
    2.3.2 电动仿真转台系统模型参数估计  18-19
  2.4 本章小结  19-20
第3章采样周期波动对系统转速性能影响分析  20-34
  3.1 引言  20
  3.2 数字控制器设计  20-22
  3.3 指令畸变对系统特性的影响  22-25
  3.4 采样周期波动对系统特性的影响  25-32
    3.4.1 采样周期波动对系统稳定性的影响  25-31
    3.4.2 采样周期波动对系统速率特性的影响  31-32
  3.5 对采样周期波动的一般处理方法  32-33
  3.6 本章小结  33-34
第4章基于RTX的高精度定时方法研究  34-39
  4.1 引言  34
  4.2 实时数字控制系统对实时操作系统的基本要求  34-35
  4.3 Windows 和RTX 的组合在控制系统中的应用  35-38
    4.3.1 Windows 操作系统实时性分析  35-36
    4.3.2 RTX 实时功能分析  36-37
    4.3.3 Windows 和RTX 实时性能比较  37-38
  4.4 本章小结  38-39
第5章伺服控制系统的设计及实现  39-46
  5.1 全数字控制系统实现方案  39-40
  5.2 控制器的设计  40-42
  5.3 系统软件实现  42-43
  5.4 系统调试结果  43-45
  5.5 本章小结  45-46
结论  46-47
参考文献  47-50
攻读硕士学位期间发表的论文  50-52
致谢  52

高精度数字速率伺服控制系统实现

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