基于Matlab7.0的弹用加载系统控制律的研究和设计

论文摘要

本文研究了以Matlab7.0和C++Builder为核心的弹用加载系统的控制律的设计和实现。 本文所设计的加载系统是由一个短时、大力矩的异步电机作为执行机构的电动加载系统。弹用电动加载测试系统的功能是在地面实验室条件下,模拟导弹弹翼（尾翼）展开过程中受力情况,完成整个控制系统的在线仿真,实现对弹用加载系统控制律的验证。文中对系统整体方案、硬件的选取、控制方法的选择、以及软件的实现都做了详尽的设计和分析,并且完成了系统的控制方法的验证和操作软件的实现。 对加载系统中控制方法的选取和测试进行了详细的讨论和分析,提出了一种基于Matlab7.0的参数在线调节的方法。通过离线状态下对系统仿真的结果和在线仿真得到的数据进行对比,验证了控制方法的正确性,同时调试过程也验证了控制参数调节的便捷性。论文详细的介绍了上位机操作软件的可靠性和友好性设计,采用C++ Builder在Windows下文件备份操作保证了软件的可靠性,采用Matlab引擎实现了软件的友好性设计。 论文将其设计成功的应用于某研究所的导弹弹翼、尾翼负载模拟实验台,完成了控制律和软件的验收实验,成功的进行了产品测试。试验表明,该控制律设计合理,软件运行稳定可靠。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的研究背景与意义
• 1.2 加载系统的国内外现状和发展趋势
• 1.2.1 机械式加载系统概况
• 1.2.2 电液式加载系统概况
• 1.2.3 其它形式的加载系统
• 1.2.4 电动式加载系统概况
• 1.3 课题研究过程中的主要工作
• 1.4 论文的结构安排
• 第二章 加载系统的整体方案设计
• 2.1 系统的功能要求
• 2.1.1 上位机监控软件的功能
• 2.1.2 弹用加载系统的校验功能
• 2.2 系统的结构组成和工作原理
• 2.2.1 系统的结构组成
• 2.2.2 系统的工作原理
• 2.3 系统各部分的组成及主要功能
• 2.3.1 加载实验台部件的选取
• 2.3.1.1 加载电机的选取
• 2.3.1.2 加载控制器
• 2.3.1.3 转矩传感器和光电编码器
• 2.3.2 显示计算机和仿真计算机
• 第三章 弹用加载系统控制律设计及其离线仿真
• 3.1 控制策略的确定
• 3.2 交流异步电动机的数学模型
• 3.3 直接转矩控制的基本原理
• 3.3.1 逆变器的开关状态与空间电压矢量
• 3.3.2 定子磁链空间矢量
• 3.3.3 直接转矩控制的控制方案
• 3.3.3.1 磁链模型
• 3.3.3.2 磁链控制
• 3.3.4 直接转矩控制方案的确定
• 3.4 直接转矩控制仿真模型的搭建
• 3.4.1 定子电压电流的坐标变换模型
• 3.4.2 定子磁链幅值运算和调节模型
• 3.4.3 磁链转矩观测和调节模型
• 3.4.4 磁链所属分区的模型搭建
• 3.4.5 逆变器开关表及逆变器模型
• 3.4.6 直接转矩控制系统仿真模型
• 3.5 仿真结果
• 第四章 基于Matlab7.0的弹用加载系统在线仿真
• 4.1 DSP软件设计方法的演变
• 4.1.1 传统的DSP软件设计方法
• 4.1.2 Matlab辅助设计方法
• 4.1.3 Matlab—DSP集成设计环境（系统级集成环境）
• 4.2 Matlab7.0及其Embedded for TI 2000 DSP工具箱
• 4.2.1 Matlab7.0与TI CCS接口
• 4.2.2 Simulink中ETTIC2000 DSP介绍
• 4.3 加载系统相关硬件
• 4.3.1 TMS320F2812 DSP简介
• 4.3.2 信号调理器简介
• 4.3.3 加载驱动器
• 4.4 控制软件的整体框架
• 4.4.1 加载软件的流程
• 4.4.2 加载系统软件多任务的实现思路
• 4.5 基于ETTIC2000的在线仿真测试及准备
• 4.5.1 ETTIC2000的配置
• 4.5.2 基于DSP的在线仿真的设计过程及正确性验证
• 4.5.2.1 F2812 eZdsp的参数设置
• 4.5.2.2 C28x PWM参数设置
• 4.5.2.3 仿真环境参数设置
• 4.5.2.4 f2812pwmtest模型在f2812 DSP中的运行结果
• 4.6 基于ETTIC2000的加载系统软件设计
• 4.6.1 在线仿真模型的建立及相应参数的设置
• 4.6.2 代码的在线生成
• 4.6.3 参数的在线调整
• 4.7 软件功能的扩充及优化
• 4.7.1 加载系统的转矩给定
• 4.7.1.1 角位移的获得
• 4.7.1.2 转矩值的预测
• 4.7.1.3 转角—转矩分度表的查询算法
• 4.7.2 利用FDATool工具箱实现信号滤波
• 4.7.3 上位控制计算机与加载控制器之间的通信流程
• 4.8 加载系统的试验结果
• 第五章 上位机软件的设计与实现
• 5.1 软件的开发环境及功能组成
• 5.1.1 上位机软件开发环境
• 5.1.2 上位机软件功能要求
• 5.2 人机界面的实现
• 5.2.1 数据导出功能的实现
• 5.2.2 数据库的备份
• 5.3 显示计算机通信程序设计
• 5.3.1 实验中传输数据分类
• 5.3.2 通讯协议的设定
• 5.3.3 显示计算机通讯程序的的设计
• 5.4 调用Matlab进行曲线的可视化设计
• 5.4.1 Matlab引擎介绍
• 5.4.2 Matlab Engine配置
• 5.4.3 系统中调用Matlab引擎的代码实现
• 第六章 总结与展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 作者在攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢
• 西北工业大学学位论文知识产权声明书
• 西北工业大学学位论文原创性声明