本文關(guān)鍵詞：兩軸船載穩(wěn)定平臺控制系統(tǒng)設(shè)計與研究

  更多相關(guān)文章： 船載穩(wěn)定平臺 模糊自適應(yīng)PID MEMS慣性器件 LabVIEW

【摘要】：當(dāng)船體受到海風(fēng)、海浪等海洋擾動的作用時,會影響到艦船上的雷達、衛(wèi)星通信系統(tǒng)等設(shè)備的穩(wěn)定性,船載穩(wěn)定平臺能夠隔離載體擾動,保證平臺上的設(shè)備相對慣性坐標(biāo)系穩(wěn)定。本課題以兩軸船載穩(wěn)定平臺為對象,針對穩(wěn)定平臺的控制系統(tǒng)展開了設(shè)計與研究。首先,對穩(wěn)定平臺系統(tǒng)的總體設(shè)計進行了介紹。從理論上分析了兩軸穩(wěn)定平臺的穩(wěn)定原理,對系統(tǒng)的組成進行了詳細論述;設(shè)計了基于速度內(nèi)環(huán)和位置外環(huán)的雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu),并針對船載穩(wěn)定平臺的特點和傳統(tǒng)PID控制算法的局限性,設(shè)計了模糊自適應(yīng)PID控制算法。其次,根據(jù)系統(tǒng)的總體設(shè)計方案,對系統(tǒng)的各組成部分建立了數(shù)學(xué)模型,并運用MATLAB軟件對系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型進行了仿真。通過對系統(tǒng)校正前和校正后仿真結(jié)果的對比分析,驗證了控制算法的有效性。在系統(tǒng)總體設(shè)計和數(shù)學(xué)模型仿真分析的基礎(chǔ)之上,從軟硬件兩方面對系統(tǒng)的工程實現(xiàn)進行了詳細介紹。設(shè)計了基于MEMS慣性器件的姿態(tài)檢測單元電路和直流力矩電機驅(qū)動電路;編寫了基于Lab VIEW軟件環(huán)境的系統(tǒng)控制程序,實現(xiàn)了友好的人機交互界面,并可以對系統(tǒng)參數(shù)和數(shù)據(jù)在線實時顯示。最后,對控制系統(tǒng)進行了實驗測試。利用本文所設(shè)計的模擬海浪運動實驗裝置,對穩(wěn)定平臺控制系統(tǒng)進行了穩(wěn)態(tài)誤差、動態(tài)性能及穩(wěn)定精度等主要參數(shù)的測試。測試結(jié)果表明,穩(wěn)定平臺控制系統(tǒng)的各項技術(shù)指標(biāo)滿足使用要求;在外部干擾情況下,航向軸穩(wěn)定精度≤1.5°,俯仰軸穩(wěn)定精度≤1.0°。
【關(guān)鍵詞】：船載穩(wěn)定平臺 模糊自適應(yīng)PID MEMS慣性器件 LabVIEW
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U664.82;TP273
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-13
• 1.1 課題背景及研究目的和意義8-9
• 1.2 穩(wěn)定平臺研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-10
• 1.2.2 控制策略發(fā)展概況10-11
• 1.3 論文的主要研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排11-13
• 第2章 穩(wěn)定平臺控制系統(tǒng)總體設(shè)計13-29
• 2.1 兩軸穩(wěn)定平臺的穩(wěn)定原理13-16
• 2.2 穩(wěn)定平臺控制系統(tǒng)的組成16-20
• 2.2.1 主控單元17
• 2.2.2 慣性傳感器單元17-18
• 2.2.3 執(zhí)行單元18-20
• 2.3 穩(wěn)定平臺控制結(jié)構(gòu)設(shè)計20-21
• 2.4 穩(wěn)定平臺控制算法設(shè)計21-28
• 2.4.1 經(jīng)典PID控制算法原理22-23
• 2.4.2 模糊控制算法原理23-25
• 2.4.3 模糊自適應(yīng)PID控制算法的設(shè)計25-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第3章 穩(wěn)定平臺控制系統(tǒng)建模與仿真29-36
• 3.1 穩(wěn)定平臺控制系統(tǒng)建模29-31
• 3.1.1 直流力矩電機的數(shù)學(xué)模型29-31
• 3.1.2 慣性傳感器的數(shù)學(xué)模型31
• 3.1.3 PWM功率放大電路的數(shù)學(xué)模型31
• 3.2 穩(wěn)定平臺控制系統(tǒng)仿真31-35
• 3.2.1 校正前系統(tǒng)仿真31-33
• 3.2.2 PID控制校正后系統(tǒng)仿真33-35
• 3.3 本章小結(jié)35-36
• 第4章 穩(wěn)定平臺控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計36-48
• 4.1 穩(wěn)定平臺控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計36-42
• 4.1.1 慣性傳感器單元的硬件電路設(shè)計36-40
• 4.1.2 直流力矩電機驅(qū)動電路設(shè)計40-42
• 4.2 穩(wěn)定平臺控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計42-47
• 4.2.1 Lab VIEW開發(fā)環(huán)境簡介42-43
• 4.2.2 串口通信程序設(shè)計43-45
• 4.2.3 控制算法程序設(shè)計45-47
• 4.3 本章小結(jié)47-48
• 第5章 穩(wěn)定平臺控制系統(tǒng)實驗分析48-56
• 5.1 穩(wěn)定平臺系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)48
• 5.2 MEMS慣性傳感器的性能測試48-50
• 5.3 實驗及結(jié)果分析50-55
• 5.3.1 穩(wěn)定平臺結(jié)構(gòu)及實驗裝置50-52
• 5.3.2 系統(tǒng)執(zhí)行效果實驗及結(jié)果分析52-54
• 5.3.3 單軸模擬海浪運動實驗及結(jié)果分析54-55
• 5.4 本章小結(jié)55-56
• 結(jié)論56-58
• 參考文獻58-63
• 致謝63

【參考文獻】

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本文編號：825009