【摘要】：“擾動臺”是進(jìn)行彈載雷達(dá)位標(biāo)器性能測試的一種旋轉(zhuǎn)平臺。位標(biāo)器性能測試要求“擾動臺”工作于擺動狀態(tài),且滿足轉(zhuǎn)速低、速率精度高、啟動速度快、體積小、重量輕等要求。普通伺服系統(tǒng)難以滿足其要求。本論文針對這樣一種特殊的應(yīng)用場合,根據(jù)項目要求,對低速伺服系統(tǒng)速度環(huán)路的優(yōu)化進(jìn)行了研究。首先,本文介紹了伺服系統(tǒng)的發(fā)展及現(xiàn)狀,并對伺服系統(tǒng)在低速條件下運行的性能惡化情況及其改進(jìn)方法進(jìn)行了闡述和介紹。其次,本文從常規(guī)伺服系統(tǒng)出發(fā),分析了其中的控制模型和控制方法。針對速度環(huán)中的速率反饋環(huán)節(jié)提出了“量化器”模型。對于該模型引起的速率誤差,本文結(jié)合當(dāng)今理論研究中的卡爾曼算法,提出使用卡爾曼-PID算法,以改善單純使用PID算法不能解決的伺服系統(tǒng)低速抖動問題。對于該理論的效果驗證,進(jìn)行了相應(yīng)的仿真對比實驗及分析。結(jié)果證實了卡爾曼算法的確比其他濾波算法更加適應(yīng)于解決控制系統(tǒng)中的量化器噪聲的濾除。然后,依據(jù)項目要求,本文以MDK為平臺,以STM32微控制器為核心硬件,以UCOS3為操作系統(tǒng),實現(xiàn)了低速高精度伺服系統(tǒng)的搭建。并在該系統(tǒng)上成功驗證了卡爾曼-PID算法對于低速伺服系統(tǒng)的速率精度改善效果。同時,又以PC機為平臺,以QT為編程環(huán)境,編制了一套用于控制該低速高精度伺服系統(tǒng)實現(xiàn)“擾動臺”相關(guān)功能的軟件。最后,以該高精度低速伺服系統(tǒng)為實驗對象,通過測試PID算法的伺服系統(tǒng)和卡爾曼-PID算法的低速伺服系統(tǒng),以兩項指標(biāo)(最低平穩(wěn)速率和速率誤差)為標(biāo)準(zhǔn)對比了上述兩種算法的低速運行性能。結(jié)果顯示,卡爾曼-PID算法比PID算法在解決由于角位置傳感器的量化誤差引起的低速抖動問題上取得了明顯進(jìn)步。
[Abstract]:The perturbed platform is a rotating platform for testing the performance of missile-borne radar positioner. The performance test of the bit scale requires the "disturbance station" to work in the swing state, and meet the requirements of low rotational speed, high speed precision, fast starting speed, small volume and light weight. General servo system is difficult to meet its requirements. In this paper, the speed loop optimization of low speed servo system is studied according to the project requirements for such a special application. Firstly, this paper introduces the development and present situation of servo system, and describes the performance deterioration of servo system under low speed and its improvement methods. Secondly, based on the conventional servo system, the control model and control method are analyzed. A quantizer model is proposed for the speed feedback link in the speed loop. For the rate error caused by this model, this paper proposes the use of Kalman PID algorithm to improve the low speed jitter problem of servo system which can not be solved simply by using PID algorithm. To verify the effect of this theory, the corresponding simulation contrast experiment and analysis are carried out. The results show that the Kalman algorithm is more suitable than other filtering algorithms to eliminate the quantizer noise in the control system. Then, according to the project requirements, this paper takes MDK as the platform, STM32 microcontroller as the core hardware, and UCOS3 as the operating system to realize the construction of low speed and high precision servo system. The rate accuracy improvement effect of Kalman PID algorithm for low speed servo system is verified successfully on the system. At the same time, using PC as the platform and QT as the programming environment, a set of software is developed to control the low speed and high precision servo system to realize the related function of "disturbance table". Finally, taking the high precision and low speed servo system as the experimental object, the servo system of PID algorithm and Kalman PID algorithm is tested. Two indexes (minimum stationary rate and rate error) are used to compare the low speed performance of the two algorithms. The results show that the Kalman PID algorithm is better than the PID algorithm in solving the low speed jitter problem caused by the quantization error of the angular position sensor.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN957

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本文編號：2400821