發(fā)布時間：2020-06-27 09:29

【摘要】：隨著航空、航天技術的迅猛發(fā)展,對慣性導航與制導系統(tǒng)的性能及精度的要求不斷提高,相應地要求其測試設備——轉臺的性能及精度也不斷提高。角振動臺與伺服轉臺是轉臺中常見的兩類測試設備。眾所周知,軸系摩擦力矩是影響高精度機械軸承轉臺控制系統(tǒng)性能及精度的最主要因素,而摩擦力矩的減小又受到工藝水平及實驗經費等條件的限制。這就給轉臺的整體研制水平提出了新的課題。因此,從控制的角度出發(fā)設計能夠消除或抑制摩擦影響的控制律,通過適當的控制算法補償摩擦力矩從而達到高精度控制,對研制結構簡單且性能優(yōu)良的高精度機械軸承轉臺具有重要的理論意義和實際應用價值。 本文以機械軸承角振動臺控制系統(tǒng)及伺服轉臺控制系統(tǒng)為研究背景,對軸系摩擦力矩給相應控制系統(tǒng)所帶來的不良影響進行了深入的研究。通過將重復控制算法引入到系統(tǒng)的摩擦補償方案中,較好地提高了控制系統(tǒng)的性能及精度。同時對所提出的控制方案分別進行了計算機仿真,驗證了相應控制方案的正確性。 在對角振動臺控制系統(tǒng)中的摩擦補償問題進行深入研究的基礎上,建立了考慮摩擦力矩的控制系統(tǒng)線性傳遞函數框圖,進而建立了簡化的控制系統(tǒng)動態(tài)方程。針對系統(tǒng)速度轉向時產生的波形畸變現象,并為進一步減小角振動臺控制系統(tǒng)的波形失真度,將重復控制算法引入到系統(tǒng)的PID控制方案中,進而提出相應的控制方案,為利用重復控制算法解決摩擦補償問題提供了指導方向。 針對角振動臺控制系統(tǒng)中動態(tài)摩擦力矩的影響,為了進一步減小系統(tǒng)的波形失真度,將重復控制算法分別引入到兩種情況下系統(tǒng)的摩擦補償方法中,進而提出了一種重復自適應摩擦補償控制方案。第一種情況是考慮動態(tài)摩擦力矩參數隨溫度等發(fā)生一致性變化并假設系統(tǒng)參數已知;第二種情況是考慮動態(tài)摩擦力矩參數隨溫度等發(fā)生非一致性變化并假設系統(tǒng)參數已知。兩種情況下,均通過基于Lyapunov的方法證明了摩擦參數估計的收斂性和閉環(huán)系統(tǒng)的漸近穩(wěn)定性。 考慮到摩擦模型的不確定性,針對角振動臺控制系統(tǒng)中帶有不確定性項摩擦力矩的影響,同時為進一步減小系統(tǒng)的波形失真度,基于分解控制的思想并分別考慮可參數化摩擦模型不確定性項未知但是為常數和可參數化摩擦模型不確定性項為變量的情況,進而提出了一種改進的摩擦補償控制方案。兩種情況下,均通過基于Lyapunov的方法證明了閉環(huán)系統(tǒng)的漸進穩(wěn)定性。 針對伺服轉臺控制系統(tǒng)中摩擦力矩引起的低速爬行問題,理論分析了摩擦力矩給系統(tǒng)帶來的不良影響,同時給出了相應的改善辦法。提出了重復自適應摩擦補償控制方法和基于分解控制的改進摩擦補償控制方法對伺服轉臺控制系統(tǒng)分別進行分析研究。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：TH117.1

【引證文獻】

相關博士學位論文 前1條

1 譚文斌;伺服系統(tǒng)摩擦與溫度變化干擾的建模及補償研究[D];天津大學;2012年

相關碩士學位論文 前5條

1 戚嘉興;轉臺低速性能分析與研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2010年

2 夏斯;三軸測試轉臺精度特性分析和控制系統(tǒng)設計[D];哈爾濱工業(yè)大學;2010年

3 吳敏;慣性測試轉臺的圓光柵測角模塊和摩擦補償研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2011年

4 鄒仲賢;基于DSP的三軸轉臺控制系統(tǒng)設計[D];哈爾濱工業(yè)大學;2011年

5 薛冬陽;低速大慣量永磁交流伺服系統(tǒng)速度平穩(wěn)性實驗研究[D];東北大學;2011年

本文編號：2731649