双框架陀螺仪同步控制系统设计

论文摘要

在导航系统中,双框架陀螺仪作为至关重要的测量器件发挥着越来越重要的作用,陀螺仪内外框架同步问题逐渐成为研究的重点。目前同步控制方法仍然在不断发展和完善之中,多种控制理论方法都在同步控制系统设计中得到了应用。为保证跟踪性能和同步性能,往往需要灵活地选取系统输出函数或巧妙地对系统状态进行变换。对不同的同步控制问题,选取和变换的方法不尽相同,需要具体问题具体分析。本文首先完善了基于TMS320F2812 DSP的双框架陀螺仪控制系统硬件设计,并结合设计要求完成了部分软件编写,使双框架陀螺仪控制系统能正常运行,并且利用Visual C++6.0设计出控制系统上位机界面,从而提供一个友好的操作平台。然后,根据系统实际模型,并基于最优控制理论和滑模变结构控制理论研究了主从式同步控制,交叉耦合式同步控制和滑模变结构同步控制三种同步控制方法,在Matlab/Simulink环境下搭建仿真框图进行了相关同步仿真。当考虑电机震动,电压波动等实际存在的不确定性因素对同步运动系统的干扰时,本文采用门信号模仿这些不确定性因素的干扰。仿真结果表明,所提出的几种同步控制方法可以很好地补偿这些不确定性因素,系统具有很好地跟踪性能和同步性能。本文最后采用仿真参数做了实验,得到实验数据,根据实验结果和仿真结果对三种同步控制方法进行了比较分析,结果表明设计出的同步控制算法可以满足实时同步的目的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的背景、目的及意义
• 1.2 双框架陀螺仪同步控制介绍
• 1.2.1 主从同步控制方式
• 1.2.2 交叉耦合式同步控制方式
• 1.3 系统同步控制的应用发展概况
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第2章 双框架陀螺仪同步控制系统
• 2.1 系统硬件结构
• 2.1.1 DSP2812
• 2.1.2 双框架陀螺仪
• 2.1.3 FB900C/E角位变送器
• 2.1.4 X9C103 数字电位器
• 2.2 系统软件结构
• 2.2.1 CCS3.0 简介
• 2.2.2 SCI串行通信接口
• 2.2.3 上位机界面
• 2.2.4 上位机通信
• 2.2.5 下位机通信
• 2.3 AD数据采集
• 2.3.1 DSP2812 AD介绍
• 2.3.2 角位变送器模拟输出设置
• 2.3.3 电压转化及滤波电路
• 2.3.4 AD转换软件编写
• 2.4 本章小结
• 第3章 系统同步控制理论基础
• 3.1 最优反馈同步控制器设计
• 3.1.1 系统模型扩展
• 3.1.2 最优反馈同步控制器
• 3.2 滑模变结构同步控制器设计
• 3.2.1 耦合位置误差
• 3.2.2 滑模变结构同步控制器
• 3.3 本章小结
• 第4章 双框架陀螺仪同步控制方法设计
• 4.1 双框架陀螺仪系统模型
• 4.1.1 双框架陀螺仪系统的传递函数
• 4.1.2 系统模型
• 4.2 主从式同步控制
• 4.3 最优同步控制
• 4.4 滑模变结构同步控制
• 4.5 本章小结
• 第5章 双框架陀螺仪同步控制实验研究
• 5.1 主从式同步控制实验
• 5.2 最优同步控制实验
• 5.3 滑模变结构同步控制实验
• 5.4 三种同步控制器对比
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢