学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

双框架陀螺仪控制系统设计

作　者: 李明辉
导　师: 周荻
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 陀螺仪数字信号处理器数字电位器滑模变结构控制
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 58次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

陀螺仪是一种惯性器件,自问世以来被广泛运用于航空、航天、航海以及制导技术等领域,一直是各国重点发展的技术之一。陀螺仪系统是导引头系统中至关重要的组成部分,它的稳定性是现代飞航导弹能够精确命中目标的保证。基于以上的现状,本文研究并设计了一种双框架控制力矩陀螺仪控制系统,论文的重点包括控制系统的硬件电路设计、软件程序设计和系统控制器的设计。本文的陀螺仪系统是基于DSP的控制系统,以TI公司的数字信号处理器TMS320F2812 DSP芯片为控制核心,系统的硬件电路设计和软件设计围绕TMS320F2818芯片进行。在硬件电路设计中,对于给定的交流信号的陀螺仪,选择特殊的信号采集模块对系统的输出交流信号进行采集。在功率驱动模块设计过程中,针对系统中特定的交流力矩电机,本文设计了一种简单可行的小功率交流调压技术方法,利用数字电位器和DSP实现自动改变交流信号的幅值和对信号进行换相180度。系统的软件设计主要是对DSP进行软件开发,包括DSP系统初始化、数据采集与处理、DSP与外设通信和控制算法编程等软件设计。软件设计的另一个工作是利用VC++6.0开发环境,采用C/C++编程语言设计系统的控制界面,利用MSComm控件实现界面的串口通信。在系统控制器设计过程中,首先分析系统的数学结构,其次根据采集到的输入和输出数据,利用最小二乘法对陀螺仪系统对象进行系统数学建模,最后采用滑模变结构控制的比例切换控制方法设计滑模控制器。对于本课题这种系统对象为变参数的二阶系统,滑模变结构控制利用特有的自适应性,使得系统具有较好的鲁棒性。作为实际的控制系统,本文最后对实验曲线与仿真曲线进行了较详细的对比和分析。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-15
  1.1 课题背景和意义  9-10
  1.2 国内外陀螺仪系统的研究现状及分析  10-11
  1.3 滑模变结构控制理论的发展和研究现状  11-12
  1.4 滑模变结构控制系统的特点  12-13
  1.5 论文的主要工作与研究内容安排  13-15
第2章陀螺仪控制系统的硬件设计  15-31
  2.1 陀螺仪控制系统的组成  15
  2.2 TMS320F2812 DSP控制器简介  15-18
    2.2.1 DSP的特点  16-17
    2.2.2 TI公司的DSP系列产品  17-18
  2.3 系统硬件设计  18-29
    2.3.1 系统硬件体系结构  19
    2.3.2 硬件电路详细设计  19-29
  2.4 本章小结  29-31
第3章陀螺仪控制系统的软件设计  31-46
  3.1 DSP软件集成开发环境CCS  31-33
  3.2 控制系统的DSP软件设计  33-41
    3.2.1 DSP软件结构与流程设计  33-35
    3.2.2 系统初始化模块  35-36
    3.2.3 信号采集模块  36-38
    3.2.4 定时器及其中断  38-40
    3.2.5 通用输入/输出（GPIO）端口  40-41
  3.3 系统控制界面设计  41-44
    3.3.1 Visual C++ 6.0 开发环境  41
    3.3.2 MSComm控件  41-43
    3.3.3 控制界面设计  43-44
  3.4 本章小结  44-46
第4章系统建模与控制算法设计  46-64
  4.1 陀螺仪系统建模  46-50
    4.1.1 陀螺仪系统的传递函数  46-47
    4.1.2 系统参数辨识  47-50
    4.1.3 陀螺仪系统对象数学模型  50
  4.2 滑模变结构控制的基本原理  50-56
    4.2.1 滑动模态及其数学表达  50-52
    4.2.2 滑动模态的存在性，可达性和稳定性条件  52-53
    4.2.3 滑模变结构控制系统的动态品质  53-54
    4.2.4 滑模变结构控制的基本方法  54
    4.2.5 滑模变结构控制系统的抖振问题  54-56
  4.3 基于滑模变结构的系统控制器设计  56-58
  4.4 系统实验与仿真结果分析  58-62
  4.5 本章小结  62-64
结论  64-66
参考文献  66-71
致谢  71

相似论文

惯导平台测试方法与参数辨识研究,V249.322
分离镜系统的滑模变结构控制及抖振抑制,TP273
再入弹头的移动质心控制方法研究,TJ765.23
数字电视互动应用交互系统设计与实现,TP311.52
基于DSP的永磁同步交流伺服电机控制系统研究,TM383.42
基于MEMS陀螺的惯性测量单元的标定与应用,V241.5
两轮电动车自平衡控制算法的研究,TP273
低损耗有源电力滤波器控制器设计,TN713.8
车载“动中通”卫星通信地球站伺服控制系统的研究与设计,TN927.21
自主水下航行器组合导航算法研究与系统实现,U666.1
基于DSP和CPLD的运动控制卡设计与实现,TP273
基于DM6467 DSP处理器的多通道H.264视频编码软件设计,TN919.81
风电与抽水蓄能互联系统稳定与控制,TV743
永磁直线电动机磁悬浮系统鲁棒控制策略研究,TM359.4
基于陀螺仪的特种车辆姿态解算器的设计,U463.6
视频小卫星姿态控制技术研究,V448.2
基于DSP的单目视觉定位方法关键技术研究,TP391.41
直驱式滚筒洗衣机驱动控制系统设计及实现,TM925.33
手指运动姿态检测及对机械手的控制研究,R318.0
网络遥操作机器人系统模糊变结构控制研究,TP242
基于DSP的柑橘品质检测算法研究,TP391.41