基于DSP的三轴转台控制系统设计

论文摘要

转台作为惯性器件的测试平台和仿真平台,在航空、航天和国防等领域中有着重要的作用。随着现代航空、航天技术的飞速发展,惯性器件精度的不断提高,对转台的性能要求也在不断的提高。本文以某型三轴仿真转台作为研究背景,根据系统给定的技术指标,首先进行了转台系统的总体方案设计,包括机械台体结构设计以及电机、测量元件和控制器的选型。然后,针对三轴转台系统进行了建模研究。摩擦力矩是影响转台低速性能的主要因素,研究如何进行抑制摩擦力矩变化,对于高精度低速转台系统性能的提高具有重要意义。本文针对目前在控制上常用的几种摩擦力模型进行了讨论,并选择Stribeck模型作为施加于转台系统上的摩擦力模型。接着本文对此系统采用三种控制方法进行了比较研究。一是传统PID控制;二是模糊自适应PID控制,运用模糊规则对PID参数进行在线的自调整;三是鲁棒控制,将此摩擦力影响视为系统的乘性不确定性,选用鲁棒控制方法进行了控制系统设计。并将三种方法设计出的控制系统的低速性能分别作了仿真比较。最后对转台控制系统进行了基于DSP的硬件电路设计和调试,并进行了实测角位置误差数据的建模和补偿。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源及研究意义
• 1.2 国内外转台的发展概述
• 1.3 影响转台性能的主要技术问题
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第2章 转台的总体设计方案
• 2.1 引言
• 2.2 转台的总体设计方案
• 2.2.1 技术指标
• 2.2.2 台体结构设计
• 2.3 系统硬件组成
• 2.3.1 电机系统的选择
• 2.3.2 角度测量元件的选择
• 2.3.3 控制器的选择
• 2.4 本章小结
• 第3章 转台的模型建立及摩擦影响分析
• 3.1 引言
• 3.2 转台模型的建立
• 3.3 摩擦模型的建立
• 3.4 摩擦力对系统低速性能的影响
• 3.5 本章小结
• 第4章 转台控制系统设计
• 4.1 引言
• 4.2 基于PID的控制系统设计
• 4.3 模糊自适应PID控制器设计
• 4.3.1 模糊自适应PID控制理论基础
• 4.3.2 模糊自适应PID控制器设计及仿真研究
• 4.4 鲁棒控制器设计
• ∞鲁棒控制理论基础'>4.4.1 H_∞鲁棒控制理论基础
• ∞鲁棒控制器设计及仿真研究'>4.4.2 H_∞鲁棒控制器设计及仿真研究
• 4.5 系统低速性能的仿真分析
• 4.6 本章小结
• 第5章 系统的硬件设计及调试
• 5.1 引言
• 5.2 基于DSP的硬件电路设计
• 5.3 三轴转台的角位置精度测试
• 5.3.1 未补偿时测量结果
• 5.3.2 补偿后的测量结果
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢