基于PT视觉转台伺服系统的控制算法研究

论文摘要

转台是在军事、航空、航天、教学等各个领域被应用的现代化设备。其应用中,最广泛的是关于跟踪控制的应用,即快速的跟踪和准确的定位。在航空、航天领域中,转台能够模拟飞行器的各种姿态角运动。在军事领域中,它主要用于制造炮弹,导弹的发射架等。本文的研究是转台在高校实验研究的应用体现,对象是以深圳固高公司的GPT2201-PAN&TILT视觉转台为背景,对目标跟踪控制进行研究,主要内容如下：首先,通过研究PT视觉转台伺服系统的各个组成部分,本文详细的论述了PT视觉转台系统的工作原理和实现方法。其次,对PT视觉转台伺服系统采用模糊建模方法,建立了系统的模糊模型。然后,应用四种控制算法-模糊控制,PID控制,变论域自适应模糊控制,变论域模糊PID复合控制,并对控制算法所涉及的基本理论进行了阐述。重点讲解了模糊建模和模糊控制的知识,详细论述了模糊控制器的设计方法和实现。最后,运用Matlab对PT视觉转台系统进行建模,分别应用四种控制算法进行控制,通过模糊控制,PID控制,变论域自适应模糊控制,变论域自适应模糊PID复合控制下的相应曲线对比,并对控制结果数据进行分析,得到最优算法。而实物实现进一步验证了最优算法的结论。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 伺服转台系统研究的意义
• 1.2 伺服转台的介绍
• 1.2.1 转台的分类
• 1.2.2 伺服控制系统
• 1.3 本章小结
• 2 PT视觉转台系统介绍
• 2.1 总体结构
• 2.2 硬件组件及功能介绍
• 2.2.1 GT系列运动卡
• 2.2.2 伺服驱动器
• 2.2.3 伺服电动机
• 2.2.4 编码器
• 2.3 PT视觉转台系统的控制原理
• 2.3.1 伺服三环控制原理
• 2.3.2 伺服控制方式
• 2.3.3 视觉系统控制方法
• 2.4 PT视觉转台系统的实现原理及控制目标
• 2.4.1 PT视觉转台系统的控制原理
• 2.4.2 控制研究目标及方法
• 2.4.3 PT视觉转台系统的问题和改进思路
• 2.4.4 PT视觉转台控制系统的实现方法
• 3 PT视觉转台系统模型建立
• 3.1 模糊系统建模的思想和流程
• 3.1.1 确定输入输出变量及其论域
• 3.1.2 模糊化方法
• 3.1.3 量化因子和比例因子
• 3.1.4 模糊推理规则和模糊推理机
• 3.1.5 解模糊
• 3.2 PT视觉转台系统的模糊建模
• 3.2.1 PT视觉转台系统的输入,输出变量分析
• 3.2.2 实验法确定实际输入输出变量的论域
• 3.2.3 三角模糊器及量化因子,比例因子
• 3.2.4 Mamdani蕴涵算子和CRI推理合成方法
• 3.2.5 中心法解模糊
• 3.3 本章小结
• 4 基于PT视觉转台系统的简易控制器的实现
• 4.1 模糊控制系统知识介绍
• 4.1.1 模糊控制在自动控制系统中的应用
• 4.1.2 模糊控制系统的特点
• 4.1.3 模糊控制系统原理
• 4.2 模糊控制器
• 4.2.1 模糊控制器的组成
• 4.2.2 模糊器
• 4.2.3 知识库构造和模糊推理
• 4.2.4 解模糊
• 4.3 基于PT视觉转台的二维模糊控制器的设计与实现
• 4.3.1 模糊化接口
• 4.3.2 模糊控制规则和推理合成
• 4.3.3 中心法解模糊
• 4.3.4 模糊控制系统仿真
• 4.4 PID控制
• 4.4.1 PID控制方法简介
• 4.4.2 PID控制系统仿真
• 4.5 模糊控制和PID控制比较
• 5 基于PT视觉转台的复合控制算法研究
• 5.1 变论域自适应思想
• 5.1.1 变论域思想
• 5.1.2 伸缩因子
• 5.2 输出自适应机制
• 5.2.1 输出自适应思想
• 5.2.2 输出自适应因子
• 5.3 变论域自适应模糊控制器
• 5.3.1 伸缩因子的设计
• 5.3.2 输出自适应因子设计
• 5.3.3 变论域自适应模糊控制系统仿真
• 5.4 变论域自适应模糊PID的复合控制
• 5.4.1 PTVTS的复合控制应用分析
• 5.4.2 变论域自适应模糊PID的复合控制器实现
• 5.4.3 三种控制仿真比较
• 5.5 本章小结
• 6 PT视觉转台系统的控制方法总结
• 6.1 仿真结果曲线及分析
• 6.2 实物实现
• 6.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢