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某武器系统平行度校准装置的控制系统设计
作 者: 张世强
导 师: 伞冶
学 校: 哈尔滨工业大学
专 业: 控制工程
关键词: 平行度校准 伺服系统 摩擦补偿 滑模变结构控制 RBF神经网络
分类号: TJ06
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
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内容摘要
武器系统身管与瞄准轴线的平行度对于武器的射击性能具有重要的意义,平行度校准装置用于检测武器系统身管与瞄准轴线的平行度。本文所述的平行度校准装置采用小口径平行光管加以伺服系统驱动实现,设计性能可靠的伺服系统对装置的实现具有重要的意义。主要内容如下:首先,对平行度校准装置进行总体设计,包括反射镜机构的平动伺服系统和转动伺服系统两部分。根据装置的性能要求,对系统的机械结构,控制系统的硬件需求进行了分析和设计。其次,建立反射镜机构的转动伺服系统模型。针对影响伺服系统控制性能的因素,具体分析了摩擦非线性对伺服系统控制性能的影响,并研究了Stribeck摩擦模型,建立了伺服系统非线性模型。最后,本文对滑模变结构控制进行了探讨,分析了滑模变结构控制对系统不确定因素的鲁棒性和抗扰性。对于系统存在摩擦非线性的情况,采用等效滑模控制方法进行抑制。对于滑模变结构控制存在的抖振问题,本文采用RBF神经网络逼近滑模变结构控制器,取消了切换项,但同时保留了滑模抗扰能力。通过仿真分析了摩擦非线性对伺服系统性能的影响,对PID控制、滑模控制和神经网络滑模控制的控制性能进行了分析和比较,对控制器的有效性进行了验证。
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全文目录
摘要 4-5 Abstract 5-8 第1章 绪论 8-14 1.1 课题研究的背景 8-9 1.2 课题研究的目的及意义 9 1.3 国内外研究现状与趋势 9-12 1.3.1 国内外对武器系统多轴系平行度校准的研究现状与趋势 9-10 1.3.2 国内外对伺服系统的研究现状与趋势 10-12 1.4 本文主要研究内容 12-14 第2章 平行度校准装置的结构设计 14-25 2.1 引言 14 2.2 平行度校准装置 14-17 2.2.1 装置机械结构 14-15 2.2.2 工作方式 15 2.2.3 测量原理分析 15-16 2.2.4 平行度校准装置的伺服控制系统组成 16-17 2.3 反射镜平动伺服系统方案设计 17-20 2.3.1 平动伺服系统结构 17-18 2.3.2 系统硬件设计 18-20 2.4 反射镜转动伺服系统方案设计 20-24 2.4.1 反射镜机构的结构设计 20-21 2.4.2 系统硬件设计 21-24 2.5 本章小结 24-25 第3章 反射镜转动伺服系统模型建立 25-41 3.1 引言 25 3.2 系统线性模型的建立 25-30 3.2.1 交流永磁同步电机模型建立 25-28 3.2.2 永磁电机矢量控制策略研究 28-29 3.2.3 电机矢量控制总体结构 29-30 3.3 带非线性干扰模型建立 30-33 3.3.1 非线性干扰对伺服系统的影响 30-31 3.3.2 摩擦非线性的研究与非线性模型建立 31-33 3.4 常规PID 控制 33-40 3.4.1 PID 串级控制器设计 33-36 3.4.2 仿真研究与结果分析 36-40 3.5 本章小结 40-41 第4章 伺服系统的滑模变结构控制 41-55 4.1 引言 41 4.2 滑模变结构控制理论研究 41-47 4.2.1 滑模变结构控制的基本原理分析 41-44 4.2.2 滑模控制的切换函数与控制律设计 44-47 4.3 不确定系统等效滑模控制研究 47-50 4.3.1 等效控制分析 47-48 4.3.2 等效滑模控制器设计 48-50 4.4 伺服系统滑模变结构控制器设计 50-52 4.5 控制器仿真研究与结果分析 52-54 4.6 本章小结 54-55 第5章 伺服系统神经网络滑模复合控制 55-66 5.1 引言 55 5.2 RBF 神经网络理论研究 55-57 5.2.1 RBF 神经网络特点 55-56 5.2.2 RBF 神经网络拓扑结构 56-57 5.3 RBF 网络的训练算法研究 57-59 5.3.1 神经网络的训练 57-58 5.3.2 RBF 神经网络优化算法 58-59 5.4 神经网络与滑模变结构复合控制 59-61 5.5 系统仿真及结果分析 61-65 5.6 本章小结 65-66 结论 66-67 参考文献 67-71 致谢 71
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中图分类: > 工业技术 > 武器工业 > 一般性问题 > 测试技术及设施
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