本文關(guān)鍵詞：光電跟蹤系統(tǒng)永磁同步電機快速捕獲控制技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：光電跟蹤系統(tǒng)目標捕獲是指在視場中發(fā)現(xiàn)目標,伺服系統(tǒng)快速響應(yīng)并捕捉到目標的過程,是進行穩(wěn)定跟蹤的前提。目標捕獲過程系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間、超調(diào)量、穩(wěn)態(tài)波動量是衡量光電跟蹤系統(tǒng)快速捕獲能力的重要指標,其中小超調(diào)量和小穩(wěn)態(tài)波動量對成功實現(xiàn)目標捕獲與跟蹤的自動切換過渡起著至關(guān)重要的作用。為了提高光電跟蹤系統(tǒng)目標的快速捕獲能力,首先論述了光電跟蹤伺服系統(tǒng)的硬件電路結(jié)構(gòu),驅(qū)動電路采用是采用三菱公司IPM智能功率模塊,控制器采用DSP+FPGA架構(gòu),DSP采用TI公司的28335作為主控制器,負責控制算法的實現(xiàn)和FPGA的通信;FPGA采用Xilinx公司的spartan6作為協(xié)控制器,主要負責數(shù)據(jù)的采集,和SVPWM等控制信號的產(chǎn)生。其次,推導出基于永磁同步電機的光電跟蹤伺服系統(tǒng)的控制模型并采用工程上常用的正弦掃頻法和首次應(yīng)用到光電跟蹤系統(tǒng)辨識的自適應(yīng)差分進化算法分別對其進行辨識。最后,分別應(yīng)用時間最優(yōu)控制與滑�？刂茖崿F(xiàn)光電跟蹤系統(tǒng)目標快速捕獲過程,并分別以30o、60o、90o、120o、150o、180o階躍信號為目標,進行大量的仿真與實驗研究,結(jié)果為最大的調(diào)節(jié)時間4.3791s,而最大的超調(diào)量55.47%。研究結(jié)果表明時間最優(yōu)控制、滑�？刂粕仙龝r間雖然比較短,但調(diào)節(jié)時間長,超調(diào)量大;時間最優(yōu)控制穩(wěn)態(tài)波動量大,滑模控制穩(wěn)態(tài)值雖然平穩(wěn)但穩(wěn)態(tài)誤差大。鑒于上述兩種方法的不足,本文根據(jù)時間最優(yōu)控制與滑模控制的特點,提出了時間最優(yōu)滑�？刂�。將時間最優(yōu)控制系統(tǒng)的最優(yōu)狀態(tài)運動軌跡采用最小二乘逼近法擬合為直線,并將此取為滑模面函數(shù),設(shè)計相應(yīng)的控制策略使系統(tǒng)狀態(tài)快速趨近滑模面,并沿著滑模面快速達到空間平衡點,保證了系統(tǒng)的快速性和魯棒性。并分別以30o、60o、90o、120o、150o、180o階躍信號為目標進行快速捕獲控制技術(shù)研究,實驗結(jié)果為時間最優(yōu)滑模控制調(diào)節(jié)時間比時間最優(yōu)控制和滑�？刂品謩e減小了約43.66%、59.67%,超調(diào)量幾乎為0,穩(wěn)態(tài)誤差小減小了約為44.94%和62.34%,與仿真結(jié)果相吻合。最終結(jié)果表明時間最優(yōu)滑模控制調(diào)節(jié)時間短,超調(diào)小,穩(wěn)態(tài)值平穩(wěn),穩(wěn)態(tài)誤差小,魯棒性強等優(yōu)點適合應(yīng)用于光電跟蹤系統(tǒng)目標快速捕獲,在理論研究與工程應(yīng)用中有進一步深入探討研究的價值。
【關(guān)鍵詞】：光電跟蹤系統(tǒng) 捕獲 永磁同步電機 時間最優(yōu)控制 滑�？刂�
【學位授予單位】：長春工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM341
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-13
• 1.1 課題研究背景及意義8-10
• 1.2 光電跟蹤伺服控制系統(tǒng)速捕獲技術(shù)的研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 永磁同步電機控制策略研究現(xiàn)狀11-12
• 1.4 本文研究內(nèi)容和結(jié)構(gòu)12-13
• 第二章 永磁同步電機及其控制原理13-21
• 2.1 引言13
• 2.2 永磁同步電機結(jié)構(gòu)及分類介紹13
• 2.3 永磁同步電動機數(shù)學模型13-16
• 2.3.1 坐標變換13-15
• 2.3.2 永磁同步電動機數(shù)學模型15-16
• 2.3.3 基于永磁同步電機的光電跟蹤伺服系統(tǒng)數(shù)學模型16
• 2.4 永磁同步電機矢量控制方法介紹16-20
• 2.4.1 永磁同步電機矢量控制原理概述16-17
• 2.4.2 空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)17-19
• 2.4.3 SVPWM具體實現(xiàn)方法19-20
• 2.5 本章小結(jié)20-21
• 第三章 光電跟蹤伺服系統(tǒng)被控對象辨識21-34
• 3.1 引言21
• 3.2 光電跟蹤伺服系統(tǒng)基本組成21-22
• 3.2.1 光電跟蹤伺服系統(tǒng)基本組成框架21
• 3.2.2 光電跟蹤伺服系統(tǒng)硬件描述21-22
• 3.3 光電跟蹤伺服系統(tǒng)掃頻法辨識22-27
• 3.3.1 光電跟蹤伺服系統(tǒng)辨識數(shù)據(jù)采集方案22
• 3.3.2 掃頻法辨識原理22-23
• 3.3.3 掃頻法辨識步驟23
• 3.3.4 測試結(jié)果23-24
• 3.3.5 應(yīng)用相關(guān)數(shù)學分析算法處理辨識結(jié)果24-27
• 3.4 光電跟蹤伺服系統(tǒng)自適應(yīng)差分進化算法辨識27-33
• 3.4.1 光電跟蹤伺服系統(tǒng)離散化模型27-28
• 3.4.2 自適應(yīng)差分進化算法原理詳細介紹28-30
• 3.4.3 實驗及結(jié)果分析30-33
• 3.5 本章小結(jié)33-34
• 第四章 光電跟蹤伺服系統(tǒng)快速捕獲控制技術(shù)34-50
• 4.1 引言34
• 4.2 基于時間最優(yōu)控制光電跟蹤伺服系統(tǒng)快速捕獲技術(shù)34-41
• 4.2.1 時間最優(yōu)控制原理34
• 4.2.2 時間最優(yōu)控制器設(shè)計34-35
• 4.2.3 基于時間最優(yōu)控制的光電跟蹤快速捕獲控制系統(tǒng)仿真分析35-39
• 4.2.4 基于時間最優(yōu)控制光電跟蹤快速捕獲系統(tǒng)實驗研究39-41
• 4.3 基于滑�？刂乒怆姼櫵欧到y(tǒng)快速捕獲技術(shù)的研究41-49
• 4.3.1 滑�？刂圃斫榻B41-43
• 4.3.2．滑�？刂破髟O(shè)計43-44
• 4.3.3 基于滑�？刂乒怆姼櫵欧到y(tǒng)仿真分析44-47
• 4.3.4 基于滑模控制光電跟蹤快速捕獲系統(tǒng)實驗研究47-49
• 4.4 本章小結(jié)49-50
• 第五章 時間最優(yōu)滑�？刂圃诠怆姼櫩焖俨东@控制技術(shù)中應(yīng)用研究50-57
• 5.1 引言50
• 5.2 時間最優(yōu)滑�？刂破髟O(shè)計50
• 5.3 基于時間最優(yōu)滑�？刂频墓怆姼櫩焖俨东@控制系統(tǒng)仿真分析50-53
• 5.4 基于時間最優(yōu)滑�？刂频墓怆姼櫩焖俨东@控制系統(tǒng)實驗研究53-56
• 5.5 本章小結(jié)56-57
• 第六章 總結(jié)與展望57-59
• 6.1 本文主要完成工作和創(chuàng)新成果57-58
• 6.1.1 主要完成工作57-58
• 6.2 研究工作展望58-59
• 致謝59-60
• 參考文獻60-64
• 作者簡介64
• 攻讀碩士學位期間研究成果64

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本文編號：445180