大负载单轴电动转台的仿真与控制研究

论文摘要

本文以单轴电动仿真转台为研究背景，对大负载电动转台的仿真与控制进行了分析和设计。首先，本文确定了系统采用转速和位置双闭环的控制方案，根据系统的性能指标要求精心选择了实际物理器件，完成了硬件设施的搭建。其次，基于转台系统实际模型的复杂性，以及许多参数的不确定性，因而在不可能准确获得系统数学模型的情况下，本文利用了快速原型设计原理(所谓快速原型设计就是将实际系统模型放置在仿真系统中进行仿真研究)，对系统进行了机理建模，建立了电机系统的理想化模型。然后利用德国dSPACE公司开发的一套和MATLAB／Simulink可以“无缝连接”的控制系统开发及测试的工作平台来实现转台系统的半实物仿真进行了研究，并对仿真和实验结果进行了分析。最后根据系统性能指标要求，在外部扰动不固定，受控对象各参数不是很确定的情况下，运用H∞控制理论对系统进行综合控制设计，选取合适的加权函数，设计了最优控制器，并对比PID设计进行了仿真和实验分析。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的研究背景
• 1.2 转台控制的国内外现状
• 1.3 伺服控制技术的发展及现状
• 1.4 本课题的研究意义和主要内容
• 1.4.1 课题的研究意义
• 1.4.2 课题主要研究内容
• 第二章 大负载单轴转台结构设计与分析
• 2.1 转台系统性能指标
• 2.2 转台系统的结构设计
• 第三章 转台的建模与基于DSPACE的半实物仿真研究
• 3.1 伺服系统结构和工作原理
• 3.1.1 伺服系统的组成原理
• 3.1.2 伺服系统的控制方式
• 3.2 转台伺服系统数学模型
• 3.3 计算机仿真技术简介
• 3.4 DSPACE简介
• 3.5 基于DSPACE的半实物仿真
• 3.6 仿真分析
• 第四章 H∞控制算法设计
• 4.1 H∞控制算法概述
• 4.2 H∞控制系统设计思想的数学表述
• 4.3 H∞最优控制的意义与设计思想
• 4.3.1 H∞最优控制指标的意义
• 4.3.2 H∞最优控制器的设计思想
• 4.4 H∞控制系统设计前提
• 4.4.1 问题的提出
• 4.4.2 几个基本关系
• 4.5 H∞控制闭环系统设计及加权阵选择
• 4.5.1 闭环系统的主要设计要求
• 4.5.2 混合灵敏度问题的加权阵的选择
• ∞控制'>4.6 本文研究系统的H_∞控制
• 第五章 实验研究
• 5.1 实验组成
• 5.2 基于DSPACE的实验原理
• 5.2.1 代码的生成及下载
• 5.2.2 测试软件
• 5.3 试验结果及分析
• 第六章 总结与展望
• 6.1 论文总结
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表和录用的学术论文
• 致谢