基于自适应模糊PID算法的舵机控制器研究

论文摘要

针对某型号弹上舵机采用的小型稀土力矩电机与谐波减速器的组合方案,本文设计了一种自适应模糊PID控制算法。该算法考虑到谐波传动的特点和电机控制系统的优势,利用自适应控制等各种控制方法的特点,取长补短,采用自适应模糊PID控制算法。同时,针对现有信号毛刺比较大的情况,提出了利用DSP芯片本身给出的性能扩展进行IIR滤波的方案。本文在硬件系统搭建方面,设计实现以TMS320F2812为核心的基于CAN2.0通信总线的DSP控制系统,微调现有算法并进行四路联调,同时采取措施提高控制板卡抗干扰能力。现场联调结果显示该系统具有抗干扰性好,控制品质优的特点。最后分析了影响系统性能的各种因素,并从软件算法和硬件电路设计等方面提出了具体改进措施。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的来源
• 1.2 课题的背景
• 1.3 课题的主要研究内容
• 第二章 模糊PID控制算法简介及自适应控制简介
• 2.1 引言
• 2.2 模糊PID控制算法
• 2.2.1 PID算法简介
• 2.2.2 模糊控制简介
• 2.2.3 自适应控制简介
• 2.3 自适应控制系统概述
• 2.3.1 自适应控制的历史和发展概况
• 2.3.2 自适应控制的理论问题
• 2.4 小结
• 第三章 自适应整定模糊PID控制
• 3.1 引言
• 3.2 自适应控制系统的原理和分类
• 3.2.1 自适应控制原理
• 3.2.2 自适应控制系统的类型
• 3.3 算法的提出及解决思路
• 3.3.1 结构与工作原理
• 3.3.2 确立输入输出变量并模糊化
• 3.3.3 建立模糊推理规则
• 3.3.4 PID控制算法
• 3.4 小结
• 第四章 系统构成与工作原理
• 4.1 引言
• 4.2 总体方案设计
• 4.3 以DSP为核心的单舵机控制系统设计
• 4.3.1 系统的构成
• 4.3.2 系统硬件电路设计
• 4.3.3 选用的通信总线及处理器的特点
• 4.3.4 DSP与上位机的通信
• 4.4 四路舵机控制器的联调
• 4.5 系统软件设计及算法实现
• 4.5.1 DSP主程序编写
• 4.6 小结
• 第五章 算法的改进
• 5.1 引言
• 5.2 滤波器的原理、过程及方法
• 5.2.1 滤波处理的分类
• 5.2.2 性能评价准则
• 5.3 无限脉冲响应算法
• 5.3.1 IIR滤波器的基本结构
• 5.3.2 IIR滤波器的设计
• 5.3.3 IIR滤波器的DSP实现
• 5.4 小结
• 第六章 系统性能评测
• 6.1 引言
• 6.2 系统控制性能评估
• 6.2.1 系统阶跃响应测试
• 6.2.2 频率响应特性曲线
• 6.3 滤波结果分析
• 第七章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 后期工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果