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基于模糊自适应PID控制的火炮交流伺服系统的设计

作　者: 宋正
导　师: 刘淮霞
学　校: 安徽理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 模糊控制自适应控制非线性PID控制交流伺服系统永磁同步电机 DSP
分类号: TJ303
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

本论文旨在对现有火炮的伺服系统进行智能化改进,以提高系统处于大惯量、大滞后和等恶劣环境中的稳定性、准确性及快速性的性能指标。论文的主要内容首先是融合模糊控制和经典控制理论的各种优点,研究设计一种模糊自适应PID控制器,以抑制系统的外界扰动和被控对象模型的不确定性,使其能够让火炮伺服系统在恶劣的战场环境下,通过在线辨识功能自动修正系统各参数值,达到快速响应控制要求,提高射击精度,同时保证系统对稳定性的要求。接着,在此基础上对系统硬件的重点部分设计进行阐述,包括对该伺服系统的总体结构分析、作为核心控制器的TMS320LF2407DSP的结构特点及其控制性能、执行机构永磁同步电动机的特性和空间矢量脉宽调制技术的实现以及各检测元件的选用。然后,在介绍开发环境CCS后,利用C语言对系统的程序进行编写及调试。区分模块编写程序各子程序,通过主程序调用实现各模块的功能,同时给出绘制系统的主程序和各中断子程序的运行流程图。最后对仿真软件MATLAB进行介绍,利用该软件对基于模糊自适应PID控制器的伺服控制系统进行仿真,并且通过实验性仿真结果与常规PID控制器的控制结果进行对比分析。通过仿真实验的结果表明,基于模糊自适应PID控制算法设计的火炮交流伺服系统具有较好的控制效果,可以有效地适应复杂多变的战场环境,提高了火炮的各项技术指标。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-12
1 绪论  12-16
  1.1 选题意义及背景  12
  1.2 火炮伺服系统的研究现状及发展趋势  12-15
    1.2.1 国内外火炮系统研究现状  12-13
    1.2.2 火炮伺服系统发展趋势  13-15
  1.4 论文主要研究的内容  15-16
2 模糊自适应PID控制器设计  16-34
  2.1 控制理论发展综述  16-25
    2.1.1 比例积分微分(PID)控制  17-19
    2.1.2 自适应控制  19-20
    2.1.3 模糊控制  20-25
  2.2 模糊自适应PID控制器  25-34
    2.2.1 控制器结构的设计  25-27
    2.2.2 控制规则的建立  27-30
    2.2.3 模糊化与反模糊化  30-32
    2.2.4 控制算法采样时间及查询表的建立  32-34
3 系统的硬件结构  34-56
  3.1 伺服系统硬件结构的组成  34-35
  3.2 永磁同步电机  35-37
    3.2.1 永磁同步电机的发展简述  35-36
    3.2.2 永磁同步电动机的结构及特点  36-37
  3.3 矢量控制技术  37-42
    3.3.1 矢量控制的坐标系  38
    3.3.2 永磁同步电机的数学模型  38-40
    3.3.3 永磁同步电机的等效电路  40
    3.3.4 永磁同步电机的矢量控制策略  40-42
  3.4 空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术  42-48
    3.4.1 SVPWM调制原理  43-45
    3.4.2 SVPWM算法的实现步骤  45-48
  3.5 DSP简介  48-51
    3.5.1 事件管理器模块(EV)资源  48-49
    3.5.2 空间矢量SVPWM技术的硬件实现方法  49-51
  3.6 信号检测器件的选用  51-56
    3.6.1 位置和速度检测单元  52-53
    3.6.2 电流检测单元  53-56
4 系统的软件设计  56-60
  4.1 系统的整体框架设计  56
  4.2 软件开发环境介绍  56-57
  4.3 系统程序设计  57-60
5 MATLAB仿真  60-70
  5.1 MATLAB简介  60-61
  5.2 Simulink交互式仿真集成环境  61
  5.3 MATLAB模糊逻辑工具箱  61-62
  5.4 模糊自适应PID控制器的建立  62-66
  5.5 系统仿真结果分析  66-70
6 总结  70-72
参考文献  72-76
致谢  76-77
作者简介及读研期间主要科研成果  77

基于模糊自适应PID控制的火炮交流伺服系统的设计

内容摘要

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