本文關(guān)鍵詞：云臺的主動減振控制系統(tǒng)研究

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【摘要】：視覺跟蹤定位技術(shù)是船舶跟蹤與三維定位技術(shù)中的一個分支,該技術(shù)常采用攝像機作為圖像采集模塊,將實時的位置信息反饋到跟蹤定位系統(tǒng)中進行計算處理。但由于輪船發(fā)動機以及艦載裝置等振源會對船體造成振動,從而導(dǎo)致跟蹤定位攝像機視軸的不穩(wěn)定,因此,為確保視覺跟蹤與定位的有效性和準(zhǔn)確性,必須開發(fā)具有減振功能的云臺(云臺是安裝、固定攝像機的支撐設(shè)備)。本文基于主動減振技術(shù)設(shè)計的云臺可以衰減輪船發(fā)動機以及其他艦載裝置造成的振動,從而穩(wěn)定攝像機視軸,確保所拍攝圖像的清晰度。本文的主要工作如下：1.首先介紹了主動減振技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,并通過各種減振技術(shù)的對比論證了云臺的主動減振控制系統(tǒng)在視覺跟蹤與定位技術(shù)領(lǐng)域的可行性和應(yīng)用前景。2.研究了主流減振器的結(jié)構(gòu)特點(包括被動減振和主動減振),通過對比軟式主動減振器和硬式主動減振器的優(yōu)缺點,并考慮到海上環(huán)境的復(fù)雜性(海面風(fēng)浪的運動會對云臺系統(tǒng)造成水平向的擾動),最終選取了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、支撐剛度強以及抗水平擾動能力優(yōu)越的硬式主動減振器方案。3.對目前的主流減振控制算法進行了對比和分析,其中PID控制方法的特點是不依賴于模型的精確性,并且參數(shù)的設(shè)計與整定都有成熟的方法,它在控制有效性、穩(wěn)定性以及準(zhǔn)確性方面都具有一定優(yōu)勢,而模糊PID控制方法在此基礎(chǔ)上,通過在線整定PID控制方法的三個參數(shù),進一步的加強了系統(tǒng)的魯棒性。此外,考慮到云臺主動減振控制系統(tǒng)建模的復(fù)雜性,本文從所列算法中選擇了不依賴于精確模型的PID控制算法和模糊PID控制算法作為仿真算法進行減振效果對比。4.搭建單軸隔振模型,使用軟件Matlab2007編寫m文件進行減振算法仿真,首先通過整定控制算法的各個初始參數(shù),然后給定不同形式、不同頻率的振動信號干擾進行仿真分析,結(jié)果表明了模糊PI控制算法的減振效果更為明顯,減振性能更符合本課題的需求。5.依據(jù)單軸模型的仿真效果對比和云臺的實際應(yīng)用背景,選取振動信號檢測模塊、控制單元模塊、減振執(zhí)行機構(gòu)、減振執(zhí)行器驅(qū)動以及電源模塊組建了系統(tǒng)實驗平臺。使用IAR Systems對基于STM32F303開發(fā)的減振系統(tǒng)進行模塊功能調(diào)試,采用友善串口調(diào)試助手軟件對STM32F303進行串口數(shù)據(jù)采集,最終完成了振動加速度檢測實驗、A/D轉(zhuǎn)換測試實驗以及減振平臺驅(qū)動測試實驗,部分驗證了主動減振控制系統(tǒng)研究的可行性。
【關(guān)鍵詞】：云臺 主動減振 模糊PID控制
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U664;TP273
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-8
• 目錄8-11
• CONTENTS11-14
• 第一章 緒論14-19
• 1.1 課題研究的背景及意義14-15
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析15-18
• 1.3 本論文的課題來源和主要研究內(nèi)容18-19
• 第二章 減振技術(shù)方案對比分析19-31
• 2.1 引言19
• 2.2 振動的基本概念19-23
• 2.3 隔振的原理23-25
• 2.4 被動減振技術(shù)25-27
• 2.5 主動減振技術(shù)27-30
• 2.5.1 軟式主動減振28-29
• 2.5.2 硬式主動減振29-30
• 2.6 本章小結(jié)30-31
• 第三章 主動減振控制算法分析31-37
• 3.1 引言31
• 3.2 PID控制算法31
• 3.3 模糊控制算法31-32
• 3.4 自適應(yīng)控制算法32-33
• 3.5 專家控制算法33-34
• 3.6 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制算法34-35
• 3.7 云臺主動減振控制的算法選取35-36
• 3.8 本章小結(jié)36-37
• 第四章 單軸云臺的主動減振控制算法仿真分析37-51
• 4.1 引言37
• 4.2 單軸減振模型37-38
• 4.3 單軸主動減振控制系統(tǒng)時域仿真分析38-45
• 4.3.1 單軸主動減振控制系統(tǒng)階躍響應(yīng)38-39
• 4.3.2 無擾動的主動減振控制算法時域仿真分析39-41
• 4.3.3 帶隨機擾動的主動減振控制算法時域仿真分析41-42
• 4.3.4 帶正弦擾動的主動減振控制算法時域仿真分析42-45
• 4.4 系統(tǒng)時域仿真分析小結(jié)45-46
• 4.5 單軸主動減振控制系統(tǒng)頻域仿真分析46-50
• 4.5.1 單軸主動減振控制系統(tǒng)階躍響應(yīng)頻譜47-48
• 4.5.2 無擾動的主動減振控制算法頻譜分析48-49
• 4.5.3 帶正弦擾動的主動減振控制系統(tǒng)仿真頻譜分析49-50
• 4.6 系統(tǒng)頻域仿真分析小結(jié)50
• 4.7 本章小結(jié)50-51
• 第五章 系統(tǒng)實驗平臺搭建與模塊測試51-63
• 5.1 引言51
• 5.2 系統(tǒng)整體框架設(shè)計51-55
• 5.2.1 減振執(zhí)行模塊53-54
• 5.2.2 振動檢測與控制單元模塊54-55
• 5.2.3 減振執(zhí)行器驅(qū)動模塊55
• 5.2.4 電源模塊55
• 5.3 系統(tǒng)控制程序設(shè)計及測試方案55-62
• 5.3.1 振動加速度檢測測試實驗57-60
• 5.3.2 A/D轉(zhuǎn)換測試實驗60-61
• 5.3.3 減振云臺驅(qū)動測試實驗61-62
• 5.4 本章小結(jié)62-63
• 結(jié)論63-65
• 參考文獻(xiàn)65-68
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文及獲獎68-70
• 致謝70-71
• 附錄71-75

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 孫培明;魏協(xié)奔;陳樹欽;;變剛度碟形彈簧減振器在沖床上的應(yīng)用[J];鍛壓技術(shù);2013年04期

2 李俊文;劉惠康;張孝春;;基于HHT算法的波浪頻率提取[J];水電能源科學(xué);2015年02期

3 王加春,李旦,董申;超精密車床溜板的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)主動振動控制研究[J];中國機械工程;2001年05期

4 何琳;徐偉;;艦船隔振裝置技術(shù)及其進展[J];聲學(xué)學(xué)報;2013年02期

5 張蒙生;;空調(diào)風(fēng)機橡膠減振器替代彈簧減振器的應(yīng)用研究[J];中國科技信息;2013年19期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 鄧習(xí)樹;步進掃描光刻機模擬隔振試驗平臺主動減振系統(tǒng)研究[D];中南大學(xué);2007年

2 王銳;橡膠隔振器動力學(xué)性能及設(shè)計方法研究[D];華中科技大學(xué);2007年

3 李國平;面向精密儀器設(shè)備的主動隔振關(guān)鍵技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2010年

4 廖飛紅;精密運動臺主動減振與重力補償技術(shù)的研究[D];華中科技大學(xué);2012年

5 于振環(huán);磁流變半主動減振器多場耦合分析及控制系統(tǒng)研究[D];吉林大學(xué);2014年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 歐家明;基于海浪譜的海浪模擬算法研究與編程實現(xiàn)[D];廣東工業(yè)大學(xué);2011年

2 于寧;自適應(yīng)控制算法的改進與仿真[D];華東師范大學(xué);2007年

3 范威;主動隔振器及自適應(yīng)控制方法研究[D];上海交通大學(xué);2008年

4 谷林;光刻機工件臺與掩模臺同步控制研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

5 劉高君;橡膠阻尼材料的老化行為與壽命預(yù)測研究[D];青島科技大學(xué);2013年

6 劉東辰;鐵道車輛空氣彈簧力學(xué)特性試驗研究[D];西南交通大學(xué);2014年

7 涂凡凡;人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在壓電主動減振系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[D];南京航空航天大學(xué);2013年

8 田一夫;基于氣浮支承結(jié)構(gòu)的主動減振系統(tǒng)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

9 李強;納米壓印光刻機精密定位工作臺設(shè)計與研究[D];河北工程大學(xué);2014年

10 胡滔;基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)梁結(jié)構(gòu)主動振動控制算法研究[D];華中科技大學(xué);2014年

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本文編號：1007767