本文關(guān)鍵詞：基于加速度計的光電伺服跟蹤系統(tǒng)前饋控制

  更多相關(guān)文章： 前饋控制 等效復(fù)合控制 加速度計 光電跟蹤系統(tǒng) 跟蹤精度

【摘要】：最近，光電跟蹤系統(tǒng)的跟蹤和捕獲動態(tài)快速目標(biāo)的能力已經(jīng)無法滿足實際的需要，這是因為被跟蹤目標(biāo)的速度、跟蹤設(shè)備的各方面特性不斷提高所導(dǎo)致的。由于被跟蹤目標(biāo)的快速性和不定性增加了光電跟蹤系統(tǒng)的動態(tài)跟蹤誤差，目前存在的控制方法還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足光電跟蹤系統(tǒng)跟蹤精度的要求。因此，近年來提高光電伺服控制系統(tǒng)的跟蹤精度成為研究的熱點。 為了有效的提高系統(tǒng)的跟蹤能力、抑制抖動性、提高系統(tǒng)的跟蹤精度，本文以加速度計作為前饋控制的信息源，通過AD轉(zhuǎn)換板將加速度計輸出的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。通過422通信將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號送入PC104中，在PC104中通過濾波和積分處理得出速度實現(xiàn)前饋控制。 本文首先介紹了光電跟蹤系統(tǒng)的概念以及組成，并且對光電跟蹤系統(tǒng)中的現(xiàn)有控制算法進(jìn)行了簡要的總結(jié)，進(jìn)一步引出前饋控制在伺服控制系統(tǒng)中的應(yīng)用和國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀。詳細(xì)介紹了前饋控制原理以及其與等效復(fù)合控制的關(guān)系。加速度計采用中電科技26所的CJ41A-2E壓電式加速度計，對壓電式加速度計的工作原理以及它的優(yōu)缺點進(jìn)行了詳細(xì)的描述。文中對加速度信號采集模塊的硬件電路設(shè)計和軟件開發(fā)進(jìn)行了詳細(xì)的描述，，為了去除高頻干擾，采用FIR數(shù)字低通濾波器進(jìn)行軟件濾波。加速度計測量出的加速度信號經(jīng)過處理后傳入工控機(jī)PC104中，在PC104中通過積分得轉(zhuǎn)臺的速度信號，用以實現(xiàn)等效復(fù)合控制。由于積分會隨著時間的增加使誤差積累，最終將初始誤差放大，本文采用在積分差分等式右端加上或者減去一個常量補(bǔ)償積分誤差，補(bǔ)償效果明顯。用MATLAB對前饋控制和等效復(fù)合控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真，并且通過實驗得出結(jié)論，通過加速度計直接測量的加速度積分得到的速度信息可以實現(xiàn)等效復(fù)合控制，并且提高光電伺服跟蹤系統(tǒng)的跟蹤精度。
【關(guān)鍵詞】：前饋控制 等效復(fù)合控制 加速度計 光電跟蹤系統(tǒng) 跟蹤精度
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院（長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所）
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TP273;TH824.4
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 光電跟蹤系統(tǒng)11-13
• 1.2 光電伺服跟蹤系統(tǒng)中的控制方法13-17
• 1.2.1 PID 控制方法13-15
• 1.2.2 復(fù)合控制15
• 1.2.3 等效復(fù)合控制15-16
• 1.2.4 新型控制策略的應(yīng)用16-17
• 1.3 研究內(nèi)容與立題依據(jù)17-19
• 第2章 光電跟蹤伺服系統(tǒng)的基本組成19-29
• 2.1 引言19
• 2.2 光電伺服跟蹤系統(tǒng)整體框架19-20
• 2.3 光電跟蹤伺服系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型20-28
• 2.3.1 電視跟蹤器20-21
• 2.3.2 數(shù)字控制器21-22
• 2.3.3 PWM 功率放大器22-25
• 2.3.4 直流力矩電機(jī)25-27
• 2.3.5 角編碼器27-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第3章 前饋控制原理29-43
• 3.1 引言29
• 3.2 前饋控制理論29-37
• 3.2.1 基本概念29-30
• 3.2.2 復(fù)合控制模型分析30-37
• 3.3 復(fù)合控制的不變性原理37-38
• 3.4 光電伺服跟蹤系統(tǒng)復(fù)合控制的應(yīng)用38-42
• 3.5 本章小結(jié)42-43
• 第4章 加速度計提供等效復(fù)合控制信息源43-56
• 4.1 引言43
• 4.2 加速度計的工作原理43-46
• 4.5 加速度信號采集系統(tǒng)46-55
• 4.5.1 基于 AD974 的角加速度采集系統(tǒng)方框圖46
• 4.5.2 硬件模塊功能46-47
• 4.5.3 采集系統(tǒng)的軟件設(shè)計與 FIR 低通濾波器的原理47-49
• 4.5.4 加速度測量誤差分析49-55
• 4.6 本章小結(jié)55-56
• 第5章 等效復(fù)合控制仿真與實驗56-76
• 5.1 引言56
• 5.2 加速度計實現(xiàn)等效復(fù)合控制的仿真56-65
• 5.2.1 電機(jī)模型參數(shù)確定56-58
• 5.2.2 校正參數(shù)與開環(huán)波特圖58-62
• 5.2.3 系統(tǒng)仿真框圖62-65
• 5.2.4 仿真實驗結(jié)果分析65
• 5.3 加速度信號實現(xiàn)等效復(fù)合控制實驗與分析65-75
• 5.3.1 PC104 系統(tǒng)控制程序流程圖65-67
• 5.3.2 加速度信號的積分原理與積分誤差補(bǔ)償67-68
• 5.3.3 等效復(fù)合控制實驗68-74
• 5.3.4 實驗結(jié)果分析74-75
• 5.4 本章小結(jié)75-76
• 第6章 總結(jié)與展望76-78
• 6.1 論文的主要工作總結(jié)76
• 6.2 論文的主要創(chuàng)新點76-77
• 6.3 總結(jié)與展望77-78
• 參考文獻(xiàn)78-81
• 在學(xué)期間學(xué)術(shù)成果情況81-82
• 指導(dǎo)教師及作者簡介82-83
• 致謝83

【引證文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 于丹;陳娟;王威立;梁偉;;基于Compax3的光電跟蹤伺服控制系統(tǒng)[J];電氣傳動;2013年06期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 林森;提高光電跟蹤伺服系統(tǒng)精度關(guān)鍵技術(shù)研究[D];長春工業(yè)大學(xué);2012年

2 李培偉;永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)矢量控制技術(shù)研究[D];南京理工大學(xué);2013年

3 于丹;基于Compax3的伺服控制系統(tǒng)研究[D];長春工業(yè)大學(xué);2013年

本文編號：518158