本文關(guān)鍵詞：高頻響角振動臺控制系統(tǒng)的研究

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【摘要】：轉(zhuǎn)臺伺服系統(tǒng)在各行各業(yè)中均有廣泛的應(yīng)用,研究轉(zhuǎn)臺有重要的現(xiàn)實意義。衡量轉(zhuǎn)臺伺服系統(tǒng)的性能有許多項指標(biāo),其中比較重要的指標(biāo)有頻響、精度、調(diào)速范圍等。高頻響指系統(tǒng)的工作帶寬范圍高,跟蹤高頻信號的能力強,頻帶高的轉(zhuǎn)臺工作帶寬能達(dá)到1k Hz以上。在實際的運行中,高頻轉(zhuǎn)臺常常會產(chǎn)生機械諧振的現(xiàn)象,機械諧振是影響轉(zhuǎn)臺提升帶寬的重要因素之一。因此,研究轉(zhuǎn)臺伺服系統(tǒng)機械諧振的產(chǎn)生原因以及研究機械諧振的抑制方法,對高頻響轉(zhuǎn)臺的性能提高至關(guān)重要。本論文首先對高頻轉(zhuǎn)臺伺服系統(tǒng)從機械傳動部分和電氣部分兩個角度建立了數(shù)學(xué)模型。為簡化分析,將電機驅(qū)動環(huán)節(jié)簡化為雙慣量模型,依據(jù)該模型深入分析了其諧振現(xiàn)象及其產(chǎn)生的原因。然后,本文針對系統(tǒng)可能產(chǎn)生的機械諧振的現(xiàn)象,分析了多種抑制機械諧振的方法,包括PI控制方法,PI結(jié)合加速度反饋的控制方法,基于扭矩擾動觀測器的諧振抑制方法,基于陷波濾波器的諧振抑制方法等。分別采用這些方法對簡化的轉(zhuǎn)臺模型進行仿真實驗,對各方法的諧振抑制效果進行評估,仿真結(jié)果表明,單純的采用PI控制的方法無法完全抑制機械諧振,其余各方法均能對機械諧振產(chǎn)生非常明顯的抑制作用。此外,根據(jù)諧振產(chǎn)生的原因,設(shè)計簡化的諧振模型,采用滑模變結(jié)構(gòu)控制對該模型進行控制。采用滑模變結(jié)構(gòu)的控制方法具有無需系統(tǒng)在線辨識等優(yōu)點,在轉(zhuǎn)臺控制的領(lǐng)域具有很大的研究價值。最后,介紹本轉(zhuǎn)臺控制系統(tǒng)的軟硬件基礎(chǔ),在實際系統(tǒng)上進行實驗,得到了滿意的結(jié)果。
【關(guān)鍵詞】：高頻響角振動轉(zhuǎn)臺 機械諧振 加速度反饋 扭矩擾動觀測器 陷波濾波器 滑模變結(jié)構(gòu)
【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】：2016
【分類號】：V216.8
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-14
• 1.1 課題來源及研究的目的和意義8-9
• 1.1.1 課題來源8
• 1.1.2 課題研究的背景和意義8-9
• 1.2 國內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析9-12
• 1.2.1 國內(nèi)外轉(zhuǎn)臺研究現(xiàn)狀9-10
• 1.2.2 機械諧振抑制方法研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 主要研究內(nèi)容12-14
• 第2章 高頻響角振動臺的建模與諧振分析14-29
• 2.1 引言14
• 2.2 高頻響角振動轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)諧振機理分析14-22
• 2.2.1 轉(zhuǎn)臺動力學(xué)模型14-18
• 2.2.2 角振動臺諧振分析18-20
• 2.2.3 機械諧振頻率點變化的原因20-22
• 2.3 電機模型的建立22-25
• 2.3.1 音圈電機的簡介22-23
• 2.3.2 電機的數(shù)學(xué)模型23-24
• 2.3.3 帶驅(qū)動器的電機數(shù)學(xué)模型建立24-25
• 2.4 系統(tǒng)總體框圖25-27
• 2.5 本章小結(jié)27-29
• 第3章 高頻響角振動臺諧振抑制方法研究29-52
• 3.1 引言29
• 3.2 基于極點配置的諧振抑制策略29-35
• 3.2.1 基于極點配置的PI控制方法29-33
• 3.2.2 基于加速度反饋的極點配置方法33-35
• 3.3 基于扭矩擾動觀測器的諧振抑制策略35-38
• 3.3.1 扭矩擾動觀測器法的研究35-37
• 3.3.2 仿真研究37-38
• 3.4 基于陷波濾波器的諧振抑制策略38-44
• 3.4.1 陷波濾波器的原理及分析38-41
• 3.4.2 基于陷波濾波器的諧振抑制方法41-43
• 3.4.3 陷波濾波器的數(shù)字化43-44
• 3.5 基于滑模變結(jié)構(gòu)的諧振抑制策略44-50
• 3.5.1 滑模變結(jié)構(gòu)控制器的介紹44-45
• 3.5.2 滑模變結(jié)構(gòu)控制器的設(shè)計45-50
• 3.5.3 仿真研究50
• 3.6 本章小結(jié)50-52
• 第4章 高頻響角振動臺的控制實驗52-68
• 4.1 引言52
• 4.2 高頻響角振動臺伺服系統(tǒng)的介紹52-63
• 4.2.1 控制器及相關(guān)電路53-55
• 4.2.2 工控機軟件運行平臺55-57
• 4.2.3 FPGA電路及其邏輯設(shè)計57-63
• 4.3 硬件調(diào)試63-65
• 4.4 角振動臺系統(tǒng)調(diào)試65-67
• 4.5 本章小結(jié)67-68
• 結(jié)論68-69
• 參考文獻(xiàn)69-74
• 致謝74

，

本文編號：938509