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飞机运动仿真平台控制系统研究

作　者: 石博程
导　师: 张立中
学　校: 长春理工大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 仿真转台 PMSM 伺服控制 Labview 电磁干扰
分类号: V216.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 41次
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内容摘要

飞机运动仿真平台是模拟运动仿真转台的一种,作为空间激光通讯地面半实物仿真实验中的重要组成部分,其性能的优劣直接关系仿真实验的可靠性和置信度。随着空间光通信性能指标要求的不断提升,深入研究仿真转台控制系统,提高其综合性能,对推动空间激光通讯向前发展具有重要的战略意义。在此背景下,通过对飞机实际飞行姿态及仿真转台相关资料的调研,本文基于PMSM矢量控制原理及现代交流伺服控制技术,研究设计了飞行姿态仿真转台的伺服控制系统,并简化系统模型建立传递函数进行Matlab仿真实验。仿真转台控制系统采用上位机+下位机结构,应用GT400多轴运动控制卡控制仿真转台实现方位、俯仰、直线平移三维运动。软件方面,在Windows操作系统下利用虚拟仪器Labview对运动控制卡进行二次开发,编写控制程序并建立人机操作界面。文中还对系统电磁兼容问题进行实验分析,解决了驱动器产生的电磁干扰.实验调试证明控制系统控制方案选取合理,系统工作稳定,基本达到设计要求的性能指标。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
目录  6-8
第一章绪论  8-15
  1.1 课题研究背景及意义  8
  1.2 国内外仿真平台的发展现状  8-12
    1.2.1 国外仿真转台发展现状  8-10
    1.2.2 国内仿真转台发展现状  10-12
  1.3 仿真转台控制系统研究的主要问题及发展趋势  12-14
  1.4 论文主要研究内容  14-15
第二章控制系统总体方案设计  15-26
  2.1 引言  15
  2.2 飞机实际飞行姿态调研  15-17
  2.3 仿真转台国家标准  17-18
  2.4 仿真转台运功性能指标  18
  2.5 飞行姿态仿真转台结构  18-22
    2.5.1 仿真转台机械系统组成  18-20
    2.5.2 仿真转台机械结构载荷分析  20-22
  2.6 飞行姿态仿真转台控制系统方案设计  22-26
    2.6.1 飞行姿态仿真转台控制系统的功能  22-23
    2.6.2 飞行姿态仿真转台控制系统组成  23
    2.6.3 飞行姿态仿真转台控制方案设计  23-26
第三章控制系统原理  26-46
  3.1 引言  26-30
    3.1.1 伺服系统原理及分类  26-27
    3.1.2 永磁同步电机结构  27
    3.1.3 永磁同步电机工作原理  27-28
    3.1.4 永磁同步交流伺服电机数学模型  28-30
  3.2 安川交流伺服系统  30-35
  3.3 仿真转台伺服系统控制原理  35-39
    3.3.1 模拟PID原理  36-37
    3.3.2 伺服系统位置环控制器增量式数字PID控制原理  37-39
    3.3.3 仿真转台运动参数的整定  39
  3.4 基于安川∑Ⅱ伺服系统的控制原理及数学建模仿真  39-43
    3.4.1 安川∑Ⅱ伺服系统电流环调节原理  40-41
    3.4.2 安川∑Ⅱ伺服系统速度环调节原理  41-42
    3.4.3 Matlab数学建模仿真分析结果  42-43
  3.5 伺服系统参数整定  43-45
  3.6 仿真转台运动参数综合计算公式  45-46
第四章控制系统硬件实现  46-59
  4.1 仿真转台控制系统主要工作部件选择  46-55
    4.1.1 上位机选择  46
    4.1.2 下位机选择  46-48
    4.1.3 GT400运动控制卡简介  48
    4.1.4 GT400硬件设置  48-51
    4.1.5 交流伺服系统选择  51-52
    4.1.6 位置检测单元选择  52-55
  4.2 仿真转台EMC电磁兼容性设计  55-59
    4.2.1 EMC的基本概念及EMI分类  56
    4.2.2 仿真转台伺服系统EMC设计  56-59
第五章控制系统软件开发  59-70
  5.1 虚拟仪器Labview软件介绍  59
  5.2 基于GT400运动控制卡的Labview开发  59-67
    5.2.1 基本概念及原理  60
    5.2.2 开发要点  60-67
    5.2.3 主要程序流程图  67
  5.3 人机操作界面设计  67-70
总结及展望  70-71
  全文总结  70
  未来展望  70-71
致谢  71-72
参考文献  72-73

飞机运动仿真平台控制系统研究

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