本文關(guān)鍵詞：飛行仿真轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制的研究

  更多相關(guān)文章： 飛行仿真轉(zhuǎn)臺(tái) 摩擦非線(xiàn)性 擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器 滑�？刂�

【摘要】：飛行仿真轉(zhuǎn)臺(tái)是飛行器研制過(guò)程中進(jìn)行地面半實(shí)物仿真的關(guān)鍵設(shè)備，位置/速度跟蹤精度要求非常高。以摩擦力矩為主的諸多非線(xiàn)性及不確定性因素，不僅導(dǎo)致轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)的精確數(shù)學(xué)模型無(wú)法被建立，而且均以不同程度制約著系統(tǒng)運(yùn)行性能。特別是在系統(tǒng)低速運(yùn)行時(shí)，摩擦非線(xiàn)性導(dǎo)致轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)出現(xiàn)“平頂”、“爬行”、“死區(qū)”等，跟蹤誤差較大，跟蹤精度明顯下降，嚴(yán)重降低飛行器地面半實(shí)物仿真的置信度。故設(shè)計(jì)一種能消除摩擦影響的控制策略對(duì)于飛行仿真轉(zhuǎn)臺(tái)的高性能研究非常有必要。針對(duì)此問(wèn)題，本文研究了一種基于擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的復(fù)合控制策略，本文主要包括以下研究?jī)?nèi)容： （1）以某UUT型立式飛行仿真轉(zhuǎn)臺(tái)為例，采用經(jīng)典分析法對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型建立過(guò)程進(jìn)行研究，建立起特定條件下轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)的二階理想簡(jiǎn)化模型，并配合使用頻譜分析法對(duì)其相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行擬合辨識(shí)。同時(shí)也對(duì)摩擦非線(xiàn)性對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)造成的不良影響做了相關(guān)分析，為了更清楚的認(rèn)識(shí)摩擦現(xiàn)象及為后期設(shè)計(jì)摩擦補(bǔ)償?shù)於ㄏ嚓P(guān)基礎(chǔ)，建立經(jīng)典Stribeck摩擦模型。 （2）從狀態(tài)觀測(cè)器出發(fā)引申出擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的設(shè)計(jì)思想，介紹了兼具高精度估計(jì)和快速收斂性的線(xiàn)性高增益擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器和非線(xiàn)性擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器。在轉(zhuǎn)臺(tái)低速運(yùn)行階段，將摩擦視為轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)的外干擾，提出基于擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的復(fù)合控制策略。遵循該復(fù)合控制方案，分別設(shè)計(jì)線(xiàn)性高增益擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器和非線(xiàn)性擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)摩擦的實(shí)時(shí)估計(jì)，同時(shí)設(shè)計(jì)摩擦實(shí)時(shí)補(bǔ)償環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)線(xiàn)性化。而待設(shè)計(jì)的線(xiàn)性化的轉(zhuǎn)臺(tái)閉環(huán)控制環(huán)節(jié)關(guān)乎整個(gè)系統(tǒng)的跟蹤性能。 （3）經(jīng)典控制方法很難達(dá)到理想的控制效果，選用更具魯棒性等優(yōu)勢(shì)的滑�？刂扑枷雭�(lái)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)臺(tái)閉環(huán)控制環(huán)節(jié)。為減緩滑模抖振問(wèn)題并解決傳統(tǒng)趨近律不能兼顧趨近速度和收斂時(shí)間的弊端，設(shè)計(jì)一種指、冪結(jié)合的新型趨近律。鑒于線(xiàn)性滑模簡(jiǎn)單易調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)，針對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)選取合適的線(xiàn)性滑模面函數(shù)，并設(shè)計(jì)相應(yīng)轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)閉環(huán)線(xiàn)性滑�？刂坡伞閷�(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)的跟蹤誤差能在有限時(shí)間內(nèi)迅速收斂為零的控制目的，突破傳統(tǒng)線(xiàn)性滑模系統(tǒng)的狀態(tài)只能漸進(jìn)收斂的限制，，選擇非奇異終端滑模面函數(shù)，并設(shè)計(jì)相應(yīng)轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)閉環(huán)非奇異終端滑模控制律。通過(guò)MATLAB仿真驗(yàn)證了基于擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的兩種滑模復(fù)合控制策略的有效性。 （4）在完成對(duì)某UUT型立式三軸電動(dòng)飛行仿真轉(zhuǎn)臺(tái)的實(shí)時(shí)操作平臺(tái)的全面分析后，將轉(zhuǎn)臺(tái)實(shí)時(shí)控制程序按照繪圖、控制、通訊的模塊化形式對(duì)上、下位機(jī)進(jìn)行具體介紹，同時(shí)給出實(shí)時(shí)運(yùn)行界面及具體操作流程。本文將所提的基于新型趨近律的滑模控制方法應(yīng)用于轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)的內(nèi)框上，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證所提方法的有效性。
【關(guān)鍵詞】：飛行仿真轉(zhuǎn)臺(tái) 摩擦非線(xiàn)性 擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器 滑模控制
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：V216.8;TP273
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-20
• 1.1 論文背景及意義10-12
• 1.2 轉(zhuǎn)臺(tái)伺服系統(tǒng)簡(jiǎn)介12-15
• 1.3 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀15-16
• 1.4 轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)控制策略概述16-18
• 1.5 本文主要解決的問(wèn)題18-19
• 1.6 本文主要工作19-20
• 2 轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立20-27
• 2.1 轉(zhuǎn)臺(tái)理想數(shù)學(xué)模型的建立20-24
• 2.2 轉(zhuǎn)臺(tái)頻譜掃描24
• 2.3 摩擦非線(xiàn)性24-26
• 2.3.1 摩擦非線(xiàn)性對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)的不利影響24-25
• 2.3.2 摩擦模型的建立25-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 3 擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器在轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行摩擦補(bǔ)償中的應(yīng)用27-39
• 3.1 狀態(tài)觀測(cè)器27-30
• 3.2 擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器30-33
• 3.2.1 線(xiàn)性高增益擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器31-32
• 3.2.2 非線(xiàn)性擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器32-33
• 3.3 基于擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)復(fù)合控制33-38
• 3.3.1 轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng) ESO 的建立35-38
• 3.3.2 干擾實(shí)時(shí)補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)線(xiàn)性化38
• 3.4 本章小結(jié)38-39
• 4 轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)的閉環(huán)滑�？刂�39-68
• 4.1 滑�？刂坪�(jiǎn)述39-41
• 4.2 趨近率抑制滑模抖振41-44
• 4.2.1 滑模抖振簡(jiǎn)析41-42
• 4.2.2 趨近率的改進(jìn)42-44
• 4.3 轉(zhuǎn)臺(tái)閉環(huán)線(xiàn)性滑模控制44-56
• 4.3.1 線(xiàn)性滑模44
• 4.3.2 線(xiàn)性滑�？刂破�44-45
• 4.3.3 仿真驗(yàn)證及結(jié)果分析45-56
• 4.4 轉(zhuǎn)臺(tái)閉環(huán)終端滑�？刂�56-67
• 4.4.1 傳統(tǒng)終端滑模56-57
• 4.4.2 非奇異終端滑模57-59
• 4.4.3 非奇異終端滑�？刂破�59
• 4.4.4 仿真驗(yàn)證及結(jié)果分析59-67
• 4.5 本章小結(jié)67-68
• 5 轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)的工程實(shí)現(xiàn)68-74
• 5.1 操作平臺(tái)68-69
• 5.2 轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)69-70
• 5.2.1 上位機(jī)軟件69-70
• 5.2.2 下位機(jī)軟件70
• 5.3 運(yùn)行界面及操作流程70-71
• 5.4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果分析71-73
• 5.5 本章小結(jié)73-74
• 6 總結(jié)與展望74-76
• 參考文獻(xiàn)76-79
• 在學(xué)研究成果79-80
• 致謝80

【共引文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 薛樹(shù)功;瞿成明;魏利勝;;永磁同步電機(jī)自抗擾控制研究[J];安徽工程大學(xué)學(xué)報(bào);2011年04期

2 孔祥梅;李宏光;;滑�？刂浦幸活�(lèi)趨近律的改進(jìn)[J];鞍山科技大學(xué)學(xué)報(bào);2007年04期

3 周德文;;一類(lèi)離散系統(tǒng)的滑�？刂破餮芯縖J];安陽(yáng)師范學(xué)院學(xué)報(bào);2012年02期

4 吉桐伯;王紅宣;楊秀華;;基于SMC的大型光電跟蹤平臺(tái)直流調(diào)速系統(tǒng)算法[J];吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(信息科學(xué)版);2009年01期

5 瞿少成;Robust sliding mode control for uncertain discrete time systems[J];Journal of Chongqing University;2003年02期

6 劉星橋;唐琳;周麗;;二階自抗擾控制器在三電機(jī)同步系統(tǒng)中的應(yīng)用[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2012年02期

7 童克文;張興;;滑模變結(jié)構(gòu)控制及應(yīng)用[J];電氣應(yīng)用;2007年03期

8 周靖林,姜會(huì)霞,雷飛;離散變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)的廣義變速趨近律[J];電機(jī)與控制學(xué)報(bào);2005年06期

9 陳宗雨;王有慶;李從心;;基于模型參考自適應(yīng)滑�？刂频闹本�(xiàn)電機(jī)速度環(huán)研究[J];電機(jī)與控制學(xué)報(bào);2006年02期

10 胡浩軍;毛耀;馬佳光;包啟亮;任戈;;穩(wěn)定平臺(tái)對(duì)基座角速率擾動(dòng)的抑制能力[J];電機(jī)與控制學(xué)報(bào);2007年01期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 張雪菲;田彥濤;王紅睿;丁策;;基于擴(kuò)展卡爾曼濾波的板球系統(tǒng)摩擦力估計(jì)[A];第二十六屆中國(guó)控制會(huì)議論文集[C];2007年

2 ;Variable Structure Control Method for Discrete-Time System[A];第二十七屆中國(guó)控制會(huì)議論文集[C];2008年

3 孫明瑋;焦綱領(lǐng);楊瑞光;陳增強(qiáng);;自抗擾控制在飛行器控制與制導(dǎo)上的應(yīng)用與分析——不同時(shí)間尺度問(wèn)題的摸索[A];第二十九屆中國(guó)控制會(huì)議論文集[C];2010年

4 張德成;馬克茂;;飛行仿真轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)摩擦補(bǔ)償方法研究[A];第二十九屆中國(guó)控制會(huì)議論文集[C];2010年

5 劉慧博;周海晶;;飛行轉(zhuǎn)臺(tái)伺服系統(tǒng)的反演自適應(yīng)滑�？刂芠A];中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)控制理論專(zhuān)業(yè)委員會(huì)B卷[C];2011年

6 崔憲莉;孫容磊;李建超;;高精度X—Y工作臺(tái)的非線(xiàn)性摩擦補(bǔ)償研究[A];2005年機(jī)械電子學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2005年

7 鄭雪梅;趙琳;馮勇;;不確定系統(tǒng)模糊終端滑�？刂圃O(shè)計(jì)方法[A];2005中國(guó)控制與決策學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（上）[C];2005年

8 魏麗霞;崔寶同;;一種改進(jìn)的離散時(shí)間系統(tǒng)的變結(jié)構(gòu)控制方法[A];2006中國(guó)控制與決策學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2006年

9 ;Grey Prediction in the Application of Friction Compensation[A];2009中國(guó)控制與決策會(huì)議論文集（3）[C];2009年

10 ;Parameter Identification and Compensation Control of Friction Model for PMSLS Based on Genetic Algorithms[A];Proceedings of 2010 Chinese Control and Decision Conference[C];2010年

本文編號(hào)：568086