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基于自适应逆控制的高精度稳定平台的研究

作　者: 白杨
导　师: 郭犇
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 电气工程
关键词: 稳定平台 自适应逆控制 LMS滤波 半实物仿真
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


稳定平台是车载、机载和舰载武器以及雷达天线伺服系统的重要组成部分，它通过不断测量载体速度和位置的变化，能够及时隔离载体运动所引起的扰动，从而使平台负载能够精确稳定地对目标进行跟踪。因此稳定平台的应用很广，一直是各国研究的热点内容，近些年来发展尤为迅速，被广泛应用在制导、车载、舰载、机载武器等军事领域以及环境监测、空间遥感探测等民用领域。近些年来，稳定平台的发展很快，结构更加复杂，功能更加强大，对精度的要求也更高，诸如超前-滞后校正、PID控制等传统控制方法已经不能满足稳定平台对于跟踪过程中的响应速度快、跟踪精度高等一系列要求。本文将自适应逆控制引入到对稳定平台的控制当中，希望利用自适应逆控制的开环特性提高稳定平台系统的响应速度和稳定精度。主要研究内容及成果如下：本文首先在Matlab/Simulink环境下对稳定平台进行了建模，为其设计了速度环及位置环校正装置，对其进行了超前-滞后校正控制。其次，对自适应逆控制理论进行了深入的理论研究，在Matlab/Simulink环境下进行了对象建模仿真、逆建模仿真以及-滤波自适应逆控制仿真，将自适应逆控制的仿真结果与超前-滞后校正的仿真结果作了对比和分析，从仿真上验证了自适应逆控制的有效性。再次，对稳定平台的硬件部分进行了设计，设计了直流力矩电机的驱动电路，搭建了包括AD5435仿真系统、直流力矩电机及其驱动电路和电源模块在内的硬件实验平台，为半实物仿真奠定基础。最后，对之前建立的超前-滞后校正模型及-滤波自适应逆控制模型进行了修改，利用AD5435的软件MD和VCDesigner对计算机端和AD5435端的GUI进行了设计，在搭建好的硬件平台上进行了半实物仿真，将两种控制方法的半实物仿真结果进行了对比分析，进一步验证了自适应逆控制算法的有效性。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-17
  1.1 课题研究的背景及意义  9
  1.2 国内外研究现状  9-10
  1.3 稳定平台综述  10-13
    1.3.1 稳定平台的分类  10-11
    1.3.2 稳定平台的系统组成  11-13
  1.4 稳定平台的控制方法  13-15
    1.4.1 PID 控制  13
    1.4.2 滑模控制  13-14
    1.4.3 神经网络控制  14
    1.4.4 自适应逆控制  14-15
  1.5 课题主要研究内容  15-17
第2章 稳定平台建模及仿真  17-28
  2.1 引言  17
  2.2 稳定平台结构  17-18
  2.3 稳定平台建模  18-20
  2.4 稳定平台的超前-滞后校正控制仿真  20-27
    2.4.1 速度环校正  21-25
    2.4.2 位置环校正  25-27
  2.5 本章小结  27-28
第3章 自适应逆控制及其仿真  28-54
  3.1 引言  28
  3.2 自适应逆控制基本结构  28-31
  3.3 自适应 LMS 滤波器  31-34
    3.3.1 性能曲面  31-32
    3.3.2 梯度与最速下降法  32-33
    3.3.3 LMS 算法  33-34
  3.4 自适应建模及其仿真  34-40
    3.4.1 理想化建模  35
    3.4.2 模型失配问题  35-38
    3.4.3 对象建模仿真  38-40
  3.5 逆对象建模及仿真  40-44
    3.5.1 最小相位对象的逆建模  41
    3.5.2 模型参考对象逆建模  41-42
    3.5.3 有扰动对象的逆建模  42-43
    3.5.4 稳定平台逆建模仿真  43-44
  3.6 自适应逆控制系统  44-46
  3.7 自适应逆控制的其他结构  46-49
    3.7.1 X-滤波自适应逆控制  47
    3.7.2 ε-滤波自适应逆控制  47-49
  3.8 稳定平台的ε-滤波自适应逆控制仿真  49-53
  3.9 本章小结  53-54
第4章 稳定平台硬件设计及半实物仿真实验  54-64
  4.1 引言  54
  4.2 硬件平台  54-55
  4.3 半实物仿真系统  55-57
    4.3.1 半实物仿真  55-56
    4.3.2 AD5435 实时仿真系统  56-57
  4.4 直流电机驱动电路  57-58
  4.5 硬件系统总体电路图  58
  4.6 半实物仿真  58-63
    4.6.1 Simulink 模型修改和 Matlab 参数设置  58-59
    4.6.2 AD4535 软件部分创建与设置  59-61
    4.6.3 半实物仿真实验  61-63
  4.7 本章小结  63-64
结论  64-65
参考文献  65-69
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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