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基于PT视觉转台伺服系统的控制算法研究
作 者: 赵俊红
导 师: 李洪兴
学 校: 大连理工大学
专 业: 检测技术与自动化装置
关键词: PT视觉转台 变论域 自适应模糊控制 PID 伸缩因子
分类号: TP273.4
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
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内容摘要
转台是在军事、航空、航天、教学等各个领域被应用的现代化设备。其应用中,最广泛的是关于跟踪控制的应用,即快速的跟踪和准确的定位。在航空、航天领域中,转台能够模拟飞行器的各种姿态角运动。在军事领域中,它主要用于制造炮弹,导弹的发射架等。本文的研究是转台在高校实验研究的应用体现,对象是以深圳固高公司的GPT2201-PAN&TILT视觉转台为背景,对目标跟踪控制进行研究,主要内容如下:首先,通过研究PT视觉转台伺服系统的各个组成部分,本文详细的论述了PT视觉转台系统的工作原理和实现方法。其次,对PT视觉转台伺服系统采用模糊建模方法,建立了系统的模糊模型。然后,应用四种控制算法-模糊控制,PID控制,变论域自适应模糊控制,变论域模糊PID复合控制,并对控制算法所涉及的基本理论进行了阐述。重点讲解了模糊建模和模糊控制的知识,详细论述了模糊控制器的设计方法和实现。最后,运用Matlab对PT视觉转台系统进行建模,分别应用四种控制算法进行控制,通过模糊控制,PID控制,变论域自适应模糊控制,变论域自适应模糊PID复合控制下的相应曲线对比,并对控制结果数据进行分析,得到最优算法。而实物实现进一步验证了最优算法的结论。
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全文目录
摘要 4-5 Abstract 5-9 1 绪论 9-11 1.1 伺服转台系统研究的意义 9 1.2 伺服转台的介绍 9-10 1.2.1 转台的分类 9 1.2.2 伺服控制系统 9-10 1.3 本章小结 10-11 2 PT视觉转台系统介绍 11-23 2.1 总体结构 11-12 2.2 硬件组件及功能介绍 12-16 2.2.1 GT系列运动卡 12-14 2.2.2 伺服驱动器 14 2.2.3 伺服电动机 14 2.2.4 编码器 14-16 2.3 PT视觉转台系统的控制原理 16-18 2.3.1 伺服三环控制原理 16-17 2.3.2 伺服控制方式 17 2.3.3 视觉系统控制方法 17-18 2.4 PT视觉转台系统的实现原理及控制目标 18-23 2.4.1 PT视觉转台系统的控制原理 19-20 2.4.2 控制研究目标及方法 20 2.4.3 PT视觉转台系统的问题和改进思路 20-22 2.4.4 PT视觉转台控制系统的实现方法 22-23 3 PT视觉转台系统模型建立 23-35 3.1 模糊系统建模的思想和流程 23-28 3.1.1 确定输入输出变量及其论域 24-25 3.1.2 模糊化方法 25-26 3.1.3 量化因子和比例因子 26 3.1.4 模糊推理规则和模糊推理机 26-28 3.1.5 解模糊 28 3.2 PT视觉转台系统的模糊建模 28-34 3.2.1 PT视觉转台系统的输入,输出变量分析 28-30 3.2.2 实验法确定实际输入输出变量的论域 30-32 3.2.3 三角模糊器及量化因子,比例因子 32-33 3.2.4 Mamdani蕴涵算子和CRI推理合成方法 33 3.2.5 中心法解模糊 33-34 3.3 本章小结 34-35 4 基于PT视觉转台系统的简易控制器的实现 35-47 4.1 模糊控制系统知识介绍 35-37 4.1.1 模糊控制在自动控制系统中的应用 35-36 4.1.2 模糊控制系统的特点 36 4.1.3 模糊控制系统原理 36-37 4.2 模糊控制器 37-40 4.2.1 模糊控制器的组成 37 4.2.2 模糊器 37-38 4.2.3 知识库构造和模糊推理 38-40 4.2.4 解模糊 40 4.3 基于PT视觉转台的二维模糊控制器的设计与实现 40-43 4.3.1 模糊化接口 40-41 4.3.2 模糊控制规则和推理合成 41-42 4.3.3 中心法解模糊 42-43 4.3.4 模糊控制系统仿真 43 4.4 PID控制 43-45 4.4.1 PID控制方法简介 43-44 4.4.2 PID控制系统仿真 44-45 4.5 模糊控制和PID控制比较 45-47 5 基于PT视觉转台的复合控制算法研究 47-60 5.1 变论域自适应思想 47-49 5.1.1 变论域思想 47-48 5.1.2 伸缩因子 48-49 5.2 输出自适应机制 49-51 5.2.1 输出自适应思想 49-50 5.2.2 输出自适应因子 50-51 5.3 变论域自适应模糊控制器 51-56 5.3.1 伸缩因子的设计 51-53 5.3.2 输出自适应因子设计 53-54 5.3.3 变论域自适应模糊控制系统仿真 54-56 5.4 变论域自适应模糊PID的复合控制 56-59 5.4.1 PTVTS的复合控制应用分析 56 5.4.2 变论域自适应模糊PID的复合控制器实现 56-57 5.4.3 三种控制仿真比较 57-59 5.5 本章小结 59-60 6 PT视觉转台系统的控制方法总结 60-64 6.1 仿真结果曲线及分析 60-61 6.2 实物实现 61-63 6.3 本章小结 63-64 结论 64-65 参考文献 65-67 致谢 67-68
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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 > 模糊控制、模糊控制系统
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