本文關(guān)鍵詞：艦載穩(wěn)定平臺(tái)伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究

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【摘要】：艦船在海上航行時(shí),海浪會(huì)對(duì)其船身產(chǎn)生撞擊,從而導(dǎo)致艦船隨海浪運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng),這種運(yùn)動(dòng)可以分為艏搖、橫搖、縱搖三個(gè)方向的搖擺運(yùn)動(dòng)。艦船上的精密儀器、武器的瞄準(zhǔn)系統(tǒng)、艦載雷達(dá)、艦載通訊系統(tǒng)等,在艦船搖擺運(yùn)動(dòng)的干擾下通常無(wú)法正常工作,因此上述列舉的艦載系統(tǒng)的基座需要隔離艦船由海浪導(dǎo)致的搖擺運(yùn)動(dòng)。 本文以六自由度的穩(wěn)定平臺(tái)為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,六自由度穩(wěn)定平臺(tái)由上、下兩個(gè)臺(tái)體組成。下臺(tái)體為三自由度轉(zhuǎn)臺(tái),用來(lái)模擬艦船在海浪中行進(jìn)時(shí)的艏搖、橫搖、縱搖三個(gè)方向的搖擺運(yùn)動(dòng)。上臺(tái)體為三自由度穩(wěn)定平臺(tái),作為保持與水平面平行或者跟蹤目標(biāo)物體的控制對(duì)象。 本文首先從穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)兩個(gè)方面入手對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)部分首先介紹了六自由度轉(zhuǎn)臺(tái)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和性能指標(biāo)。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)的控制系統(tǒng)、測(cè)角系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。并且對(duì)系統(tǒng)的執(zhí)行電機(jī)、測(cè)量元件、反饋元件、放大裝置和電機(jī)負(fù)載方案進(jìn)行了分析和選擇。動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)部分在系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上對(duì)所選擇的各元件進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模。并對(duì)所采用的三環(huán)控制方案進(jìn)行了設(shè)計(jì)和仿真,通過(guò)對(duì)校正前和校正后的系統(tǒng)的仿真結(jié)果的比較,對(duì)校正后的系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行了驗(yàn)證。隨后介紹了模糊自適應(yīng)PID控制的概念和方法,并對(duì)模糊自適應(yīng)PII)控制器進(jìn)行了設(shè)計(jì)和仿真,與之前采用的三環(huán)控制方案校正的系統(tǒng),進(jìn)行了動(dòng)態(tài)性能的對(duì)比。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,以計(jì)算機(jī)為核心元件的控制方案得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。為了使穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)通過(guò)計(jì)算機(jī)解算的方法保持水平和完成對(duì)目標(biāo)物體跟蹤,本文還進(jìn)一步通過(guò)坐標(biāo)變換的方法建立了穩(wěn)定平臺(tái)在三維坐標(biāo)系中的運(yùn)動(dòng)模型,隨后對(duì)穩(wěn)定平臺(tái)保持水平狀態(tài)時(shí)各轉(zhuǎn)軸所需轉(zhuǎn)動(dòng)的補(bǔ)償角進(jìn)行了建模和仿真,從而驗(yàn)證了所建模型的正確性。同時(shí)為了使穩(wěn)定平臺(tái)具備追蹤目標(biāo)物體的能力,本文同樣建立了穩(wěn)定平臺(tái)跟蹤固定目標(biāo)物體時(shí)各轉(zhuǎn)軸所需轉(zhuǎn)動(dòng)的補(bǔ)償角的數(shù)學(xué)模型,并對(duì)其進(jìn)行了仿真分析,驗(yàn)證了模型的正確性。
【關(guān)鍵詞】：穩(wěn)定平臺(tái) 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 計(jì)算機(jī)解算
【學(xué)位授予單位】：廈門(mén)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：U674.703
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-13
• 第一章 緒論13-21
• 1.1 轉(zhuǎn)臺(tái)技術(shù)的發(fā)展概況13-15
• 1.1.1 國(guó)外轉(zhuǎn)臺(tái)發(fā)展概況13-14
• 1.1.2 國(guó)內(nèi)轉(zhuǎn)臺(tái)發(fā)展概況14-15
• 1.2 穩(wěn)定平臺(tái)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.1 國(guó)外穩(wěn)定平臺(tái)研究概況15-16
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)穩(wěn)定平臺(tái)研究概況16
• 1.3 模糊控制理論的發(fā)展及現(xiàn)狀16-18
• 1.4 課題研究背景與研究意義18-19
• 1.5 論文的主要工作19-21
• 第二章 穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)21-37
• 2.1 引言21
• 2.2 穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)21-24
• 2.3 穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)組成24-30
• 2.3.1 控制系統(tǒng)24-25
• 2.3.2 測(cè)角系統(tǒng)25-29
• 2.3.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)29-30
• 2.4 執(zhí)行電機(jī)的選取30-33
• 2.5 測(cè)速元件的選取33-34
• 2.6 放大裝置的選取34-35
• 2.7 電機(jī)負(fù)載方案選擇35
• 2.8 小結(jié)35-37
• 第三章 穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)37-71
• 3.1 引言37
• 3.2 控制系統(tǒng)主要元件數(shù)學(xué)模型37-41
• 3.2.1 直流力矩電機(jī)數(shù)學(xué)模型37-40
• 3.2.2 放大裝置的數(shù)學(xué)模型40
• 3.2.3 測(cè)速發(fā)電機(jī)40
• 3.2.4 位置檢測(cè)元件的數(shù)學(xué)模型40-41
• 3.3 未校正前的系統(tǒng)分析41-43
• 3.4 穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)控制系統(tǒng)校正43-54
• 3.4.1 電流環(huán)設(shè)計(jì)與仿真44-49
• 3.4.2 速度環(huán)設(shè)計(jì)與仿真49-52
• 3.4.3 位置環(huán)設(shè)計(jì)與仿真52-54
• 3.5 校正后系統(tǒng)性能分析54-55
• 3.6 模糊自適應(yīng)PID控制設(shè)計(jì)與仿真55-69
• 3.6.1 經(jīng)典PID控制原理55-57
• 3.6.2 模糊控制理論基本原理57-60
• 3.6.3 模糊PID控制器的設(shè)計(jì)60-63
• 3.6.4 模糊自適應(yīng)PID控制系統(tǒng)仿真63-69
• 3.7 小結(jié)69-71
• 第四章 穩(wěn)定平臺(tái)跟蹤解算算法與仿真71-97
• 4.1 引言71
• 4.2 坐標(biāo)系的變換矩陣71-76
• 4.2.1 坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)變換矩陣71-75
• 4.2.2 坐標(biāo)的平移變換矩陣75-76
• 4.3 水平穩(wěn)定平臺(tái)數(shù)學(xué)模型的建模及仿真76-89
• 4.3.1 水平穩(wěn)定平臺(tái)數(shù)學(xué)模型的建模76-78
• 4.3.2 穩(wěn)定平臺(tái)計(jì)算機(jī)解算78-81
• 4.3.3 穩(wěn)定平臺(tái)角度補(bǔ)償模型仿真81-89
• 4.4 跟蹤穩(wěn)定平臺(tái)建模及仿真89-95
• 4.4.1 跟蹤穩(wěn)定平臺(tái)建模89-92
• 4.4.2 跟蹤穩(wěn)定平臺(tái)模型仿真92-95
• 4.5 小結(jié)95-97
• 第五章 總結(jié)與展望97-99
• 參考文獻(xiàn)99-101
• 致謝101

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 周結(jié)華;彭俠夫;仲訓(xùn)昱;;六軸船搖模擬轉(zhuǎn)臺(tái)及其方位穩(wěn)定跟蹤模型[J];船舶工程;2011年02期

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本文編號(hào)：528310