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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。

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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