动基座稳定伺服系统的控制研究

论文摘要

本论文源于浮空观测系统的运动目标跟踪子系统，该子系统用于动基座条件下对运动目标的稳定跟踪。动基座稳定伺服系统包括稳定和跟踪两个控制部分，往往需要多套伺服系统配合控制才可满足要求，本论文只使用两套伺服系统就实现了动基座条件下对方位向、高低向两自由度的稳定控制。本文首先介绍了动基座稳定伺服系统的设计思想和控制原理，提出用跟踪线稳定的方法消除基座运动带来的扰动，实现了动基座问题向静基座问题的转化，然后基于图像处理方法将目标信息转换为跟踪误差，实现对运动目标的稳定跟踪；由于系统属于非线性、时变系统，本文选择参数自整定模糊PID的控制方法，结合两者优点设计参数自整定模糊PID控制器，并利用MATLAB／SIMULINK工具箱进行控制器的仿真；在对稳定伺服系统的调试中，假定目标的运动模型，对阶跃、斜坡、正弦信号输入取得了很好的控制效果。最后在仿真的基础上，借助图像处理技术，实现对运动目标的稳定跟踪，并给出了实验结果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 课题的背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 浮空观测系统简介
• 1.4 作者的工作
• 1.5 论文的主要内容
• 2 稳定伺服系统概述
• 2.1 稳定伺服系统简介
• 2.2 浮空观测系统的稳定伺服系统构成
• 2.3 浮空观测系统的工作流程
• 2.4 浮空观测系统的姿态测量
• 2.4.1 坐标系
• 2.4.2 地标的设置
• 2.4.3 航向角λ的解算
• 2.4.4 俯仰角α与横滚角γ的解算
• 2.5 本章小结
• 3 动基座稳定伺服系统的控制算法
• 3.1 动基座稳定伺服系统的控制原理
• 3.2 动基座稳定伺服系统的控制算法设计
• 3.2.1 跟踪线稳定
• 3.2.2 静基座条件的目标跟踪
• 3.2.3 动基座条件的目标跟踪
• 3.3 动基座稳定伺服系统的软件流程
• 3.4 本章小结
• 4 动基座稳定伺服系统的控制方法
• 4.1 控制方法选择
• 4.1.1 系统特性分析
• 4.1.2 控制方法分析
• 4.1.3 动基座稳定伺服系统的控制方法选择
• 4.2 模糊数学理论
• 4.3 模糊控制系统
• 4.4 PID算法
• 4.4.1 PID控制原理
• 4.4.2 PID各参数对控制效果的影响
• 4.5 参数自整定模糊PID控制
• 4.5.1 参数自整定模糊PID控制器原理
• 4.5.2 参数自整定模糊PID参数整定原则
• 4.6 动基座稳定伺服系统参数自整定模糊PID控制器的设计
• 4.6.1 系统的模糊语言变量及其隶属度函数
• 4.6.2 模糊化和模糊推理规则
• 4.6.3 模糊推理和模糊运算
• 4.7 参数自整定模糊PID控制仿真
• 4.8 本章小结
• 5 实验与结果分析
• 5.1 数字仿真
• 5.1.1 系统调试
• 5.1.2 调试结果与分析
• 5.1.3 实验设计与仿真结果
• 5.2 系统联调实验
• 5.3 本章小结
• 总结与展望
• 致谢
• 参考文献