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三轴测试转台控制方法研究与实现

作 者: 史贤俊
导 师: 王秀和
学 校: 山东大学
专 业: 电气工程
关键词: 三轴转台 控制系统 数学模型 仿真研究
分类号: TP273
类 型: 硕士论文
年 份: 2007年
下 载: 273次
引 用: 4次
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内容摘要


测试转台的研制不论是对陀螺及其它惯性器件的制造厂家还是用户都具有重要的实际意义。测试转台在我们国家的惯性技术领域研究中也是不可缺少的一种主要设备。论文首先介绍了ⅩⅩⅩ-ⅩⅩ型三轴测试转台的结构和工作原理,分析了信号传递关系,建立了转台控制系统数学模型,估算了模型的有关参数,给出了系统数学模型的结构图,并进行了适当的简化。介绍了转台控制系统的控制策略,对控制系统模型进行了分析,并以位置控制方式为例,进行了数字仿真并给出了相应的仿真结果,根据仿真结果,说明了PID各参数对控制系统的影响,分析了经典PID控制的缺陷以及解决办法。最后对实际的转台控制系统进行了实验,得出了转台实际的幅频特性曲线,由幅频曲线近似地推导出转台控制系统的传递函数,进行了仿真并与理论模型的仿真结果进行比较。结果表明该转台控制系统动态性能和稳态性能好,通频带宽,完全符合测试系统的需求。

全文目录


摘要  6-7
ABSTRACT  7-8
第一章 绪论  8-15
  第一节 课题研究的背景与意义  8-9
  第二节 国内外测试转台发展概况  9-12
    一、国内测试转台发展概况  9-10
    二、国外测试转台发展概况  10-12
  第三节 测试转台的现状与发展  12-13
  第四节 论文的主要工作内容  13-15
第二章 三轴测试转台的建模  15-29
  第一节 坐标系  15-16
    一、地面坐标系  15-16
    二、载体坐标系  16
  第二节 刚体姿态描述方法  16-19
    一、欧拉角法  16-18
    二、动量矩  18-19
  第三节 转台台体数学模型  19-27
    一、转台机械台体组成及坐标系  19-22
    二、负载绕内框轴(自转轴)转动动力学方程  22
    三、中框组件绕中框轴转动动力学方程  22-24
    四、外框组件绕外框轴转动动力学方程  24-25
    五、转台台体数学模型  25-27
  第四节 驱动电机数学模型  27-28
  第五节 小结  28-29
第三章 转台控制系统的设计与数字仿真  29-41
  第一节 转台的控制方法  29-31
    一、控制策略  29-30
    二、转台控制系统设计  30-31
  第二节 转台控制器的数学模型  31-34
    一、位置控制方式结构  31-32
    二、控制系统PID参数的整定  32-33
    三、串联校正环节的确定  33-34
  第三节 转台控制系统仿真  34-40
    一、系统仿真框图  34-35
    二、PID参数对控制系统的影响  35-37
    三、位置控制方式仿真实验  37-39
    四、经典PID控制的缺陷及解决办法  39-40
  第四节 小结  40-41
第四章 转台控制系统的实现与实验  41-53
  第一节 转台控制系统的实现  41-43
  第二节 实验法确定传递函数  43-44
    一、频率特性确定数学模型的原理  43
    二、最小相角系统和非最小相角系统  43-44
    三、利用幅频和相频特性确定系统传递函数  44
  第三节 转台控制系统的频率特性实验  44-52
    一、转台控制系统频率特性实验的原理  44-45
    二、由频率特性曲线确定转台控制系统的传递函数  45-51
    三、实验确定的模型和理论模型的仿真比较  51-52
  第四节 小结  52-53
第五章 全文总结  53-54
参考文献  54-56
致谢  56-57
学位论文评阅及答辩情况表  57

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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