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基于DSP的三轴转台控制系统设计

作　者: 邹仲贤
导　师: 张广莹
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 三轴转台控制系统设计 DSP 鲁棒控制摩擦力建模
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

转台作为惯性器件的测试平台和仿真平台,在航空、航天和国防等领域中有着重要的作用。随着现代航空、航天技术的飞速发展,惯性器件精度的不断提高,对转台的性能要求也在不断的提高。本文以某型三轴仿真转台作为研究背景,根据系统给定的技术指标,首先进行了转台系统的总体方案设计,包括机械台体结构设计以及电机、测量元件和控制器的选型。然后,针对三轴转台系统进行了建模研究。摩擦力矩是影响转台低速性能的主要因素,研究如何进行抑制摩擦力矩变化,对于高精度低速转台系统性能的提高具有重要意义。本文针对目前在控制上常用的几种摩擦力模型进行了讨论,并选择Stribeck模型作为施加于转台系统上的摩擦力模型。接着本文对此系统采用三种控制方法进行了比较研究。一是传统PID控制;二是模糊自适应PID控制,运用模糊规则对PID参数进行在线的自调整;三是鲁棒控制,将此摩擦力影响视为系统的乘性不确定性,选用鲁棒控制方法进行了控制系统设计。并将三种方法设计出的控制系统的低速性能分别作了仿真比较。最后对转台控制系统进行了基于DSP的硬件电路设计和调试,并进行了实测角位置误差数据的建模和补偿。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第1章绪论  8-12
  1.1 课题来源及研究意义  8
  1.2 国内外转台的发展概述  8-9
  1.3 影响转台性能的主要技术问题  9-10
  1.4 本文的主要研究内容  10-12
第2章转台的总体设计方案  12-18
  2.1 引言  12
  2.2 转台的总体设计方案  12-14
    2.2.1 技术指标  12-13
    2.2.2 台体结构设计  13-14
  2.3 系统硬件组成  14-17
    2.3.1 电机系统的选择  14-15
    2.3.2 角度测量元件的选择  15-16
    2.3.3 控制器的选择  16-17
  2.4 本章小结  17-18
第3章转台的模型建立及摩擦影响分析  18-33
  3.1 引言  18
  3.2 转台模型的建立  18-20
  3.3 摩擦模型的建立  20-25
  3.4 摩擦力对系统低速性能的影响  25-32
  3.5 本章小结  32-33
第4章转台控制系统设计  33-52
  4.1 引言  33
  4.2 基于PID的控制系统设计  33-38
  4.3 模糊自适应PID控制器设计  38-40
    4.3.1 模糊自适应PID控制理论基础  38
    4.3.2 模糊自适应PID控制器设计及仿真研究  38-40
  4.4 鲁棒控制器设计  40-48
    4.4.1 H_∞鲁棒控制理论基础  40-43
    4.4.2 H_∞鲁棒控制器设计及仿真研究  43-48
  4.5 系统低速性能的仿真分析  48-51
  4.6 本章小结  51-52
第5章系统的硬件设计及调试  52-59
  5.1 引言  52
  5.2 基于DSP的硬件电路设计  52-56
  5.3 三轴转台的角位置精度测试  56-58
    5.3.1 未补偿时测量结果  56-57
    5.3.2 补偿后的测量结果  57-58
  5.4 本章小结  58-59
结论  59-60
参考文献  60-65
致谢  65

基于DSP的三轴转台控制系统设计

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