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电液三轴飞行转台控制系统硬件设计

作　者: 杨帅
导　师: 董彦良
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 电液伺服 三轴转台 硬件设计 复合控制
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


电液三轴飞行仿真转台是飞行器研制过程中半实物仿真的关键设备，其性能优劣直接影响飞行器控制系统与制导系统仿真的逼真度和可靠性。根据三轴飞行转台实际工程项目，本文的设计着重于解决工程实际问题。在查阅了大量国内外相关文献的基础上，本文介绍了电液三轴飞行转台的总体结构及控制系统的关键技术，综述了电液复合驱动三轴飞行仿真转台国内外的发展概况，分析了转台控制系统的硬件架构和控制策略的发展情况。通过硬件需求分析、系统架构概要设计、功能模块详细设计、硬件安装与功能测试四个步骤，完成了基于工控机扩展数据采集卡的电液三轴飞行转台硬件设计。建立了外框电液位置伺服系统的数学模型，采用复合控制策略对外框电液位置伺服系统的控制器进行了设计。综合考虑多种非线性因素，利用Simulink工具箱对所设计的复合控制器进行了时域仿真分析，并在转台上完成实验。仿真和实验结果表明，该复合控制器可以满足各项指标要求，同时证明了转台控制系统硬件可以正常工作。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-16
  1.1 课题来源  9
  1.2 课题研究的背景及意义  9-10
  1.3 三轴飞行仿真转台综述  10-12
    1.3.1 三轴飞行转台总体结构及组成  10-11
    1.3.2 三轴飞行转台控制系统关键技术分析  11
    1.3.3 三轴飞行转台国内外研究现状  11-12
  1.4 控制系统硬件与控制策略研究现状  12-14
    1.4.1 控制系统硬件研究现状  12-14
    1.4.2 电液位置伺服系统控制算法研究现状  14
  1.5 转台的技术指标及主要研究内容  14-16
第2章 控制系统硬件总体设计与元件选型  16-31
  2.1 引言  16
  2.2 硬件需求分析  16-17
  2.3 硬件概要设计  17-21
    2.3.1 硬件总体架构  17-18
    2.3.2 硬件实现方案  18-21
  2.4 主要元件的选型  21-30
    2.4.1 工控机  21-22
    2.4.2 测角系统元件  22-23
    2.4.3 电液伺服阀  23-25
    2.4.4 数据采集卡  25-28
    2.4.5 继电保护开关元件  28
    2.4.6 看门狗电路  28-29
    2.4.7 用户信号传输通道元件  29
    2.4.8 电气安装辅件  29-30
  2.5 本章小结  30-31
第3章 控制系统硬件详细设计与安装测试  31-45
  3.1 引言  31
  3.2 硬件详细设计  31-38
    3.2.1 电磁兼容性设计  31-32
    3.2.2 接口设计  32-33
    3.2.3 主控系统配电单元设计  33-34
    3.2.4 主控系统模拟单元设计  34-36
    3.2.5 主控系统数字单元设计  36-38
  3.3 硬件系统布线设计  38-41
    3.3.1 系统配电布线设计  38-39
    3.3.2 台体布线原理图设计  39
    3.3.3 电缆设计  39-41
  3.4 硬件安装结构设计  41-43
    3.4.1 主控柜安装结构设计  41
    3.4.2 台体安装结构设计  41-43
  3.5 硬件的安装与测试  43-44
    3.5.1 硬件安装注意事项  43
    3.5.2 硬件测试  43-44
  3.6 本章小结  44-45
第4章 电液位置伺服系统控制器设计  45-62
  4.1 引言  45
  4.2 单通道电液位置伺服系统的建模与分析  45-49
    4.2.1 电液位置伺服系统的数学模型  45-47
    4.2.2 外框轴系的参数计算  47
    4.2.3 电液位置伺服系统性能分析  47-49
  4.3 单通道电液位置伺服系统控制器设计  49-54
    4.3.1 控制策略分析  49-50
    4.3.2 加速度反馈和位置环控制器设计  50-52
    4.3.3 复合控制策略分析与设计  52-53
    4.3.4 数字滤波器设计  53-54
  4.4 控制器时域仿真分析  54-57
    4.4.1 摩擦干扰仿真模型  54-56
    4.4.2 控制器仿真分析  56-57
  4.5 控制器实验  57-61
    4.5.1 实验台介绍  57-58
    4.5.2 加速度信号的获取实验  58-59
    4.5.3 角位置控制稳态偏差实验  59-60
    4.5.4 低速性实验  60
    4.5.5 频宽实验  60-61
  4.6 本章小结  61-62
结论  62-63
参考文献  63-67
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果  67-69
致谢  69

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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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