本文關(guān)鍵詞：望遠鏡轉(zhuǎn)臺伺服控制系統(tǒng)研究

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【摘要】：望遠鏡是探測空間目標(biāo)的主要設(shè)備,對目標(biāo)進行探測跟蹤過程中,要求系統(tǒng)能夠快速準確的跟蹤目標(biāo)。轉(zhuǎn)臺伺服控制系統(tǒng)是望遠鏡的主要組成部分,其控制精度直接影響望遠鏡整體性能。本文針對望遠鏡轉(zhuǎn)臺伺服控制系統(tǒng)進行研究,設(shè)計轉(zhuǎn)臺伺服控制器,引入自抗擾控制算法,并對其優(yōu)化設(shè)計,將優(yōu)化后的自抗擾控制器應(yīng)用于速度環(huán),進而提高伺服控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度。首先,了解望遠鏡伺服控制系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顩r,闡述本課題的研究意義,介紹望遠鏡伺服控制系統(tǒng)各組成部分的功能原理,根據(jù)轉(zhuǎn)臺性能指標(biāo)要求,提出基于DSP和FPGA控制器的望遠鏡轉(zhuǎn)臺伺服控制系統(tǒng)總體設(shè)計方案。其次,對轉(zhuǎn)臺伺服控制系統(tǒng)的硬件電路做了詳細介紹。以DSP和FPGA作為伺服系統(tǒng)的核心控制器,硬件電路主要包含編碼器數(shù)據(jù)采集電路,PWM波輸出電路、LCD顯示電路等,同時給出了編碼器數(shù)據(jù)采集和PWM波輸出的軟件程序設(shè)計,并利用Model Sim進行功能仿真驗證。隨后,介紹了經(jīng)典的PID控制算法和典型的自抗擾控制算法,針對自抗擾控制算法調(diào)節(jié)參數(shù)過多的問題,對自抗擾控制算法優(yōu)化設(shè)計,簡少控制器調(diào)節(jié)參數(shù),給出了相應(yīng)參數(shù)的整定方法,通過建模仿真驗證了改進后的自抗擾控制算法中調(diào)節(jié)參數(shù)的作用效果。最后,利用硬件平臺對編碼器數(shù)據(jù)采集、PWM波輸出模塊做實物測試,對望遠鏡轉(zhuǎn)臺進行PID控制和自抗擾控制的測試實驗,通過測試比較不同算法的控制效果,驗證改進后的自抗擾控制器的實用性和可行性,完成轉(zhuǎn)臺伺服控制系統(tǒng)設(shè)計。
【關(guān)鍵詞】：伺服控制 DSP+FPGA 絕對式編碼器 自抗擾
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP273;TH743
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 課題研究背景及意義11
• 1.2 發(fā)展研究現(xiàn)狀11-17
• 1.2.1 國內(nèi)外轉(zhuǎn)臺研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 望遠鏡系統(tǒng)研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.3 伺服控制器發(fā)展趨勢15-16
• 1.2.4 轉(zhuǎn)臺伺服系統(tǒng)發(fā)展趨勢16-17
• 1.3 伺服轉(zhuǎn)臺控制策略17-18
• 1.4 論文主要研究內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排18-21
• 第2章 伺服控制系統(tǒng)整體方案設(shè)計21-33
• 2.1 引言21-22
• 2.2 伺服系統(tǒng)方案22-26
• 2.2.1 轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)技術(shù)要求22-23
• 2.2.2 轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)方案23-24
• 2.2.3 轉(zhuǎn)臺驅(qū)動系統(tǒng)24-26
• 2.3 直流電機控制原理26-27
• 2.4 驅(qū)動器27-30
• 2.5 編碼器30
• 2.6 控制器30-31
• 2.7 小結(jié)31-33
• 第3章 伺服控制器設(shè)計33-49
• 3.1 引言33
• 3.2 電源時鐘和JTAG電路33-37
• 3.2.1 電源電路33-35
• 3.2.2 時鐘電路35-36
• 3.2.3 JTAG電路36-37
• 3.3 DSP硬件電路37-40
• 3.3.1 復(fù)位電路37-38
• 3.3.2 顯示電路38-39
• 3.3.3 通信接口39-40
• 3.4 FPGA硬件電路40-43
• 3.4.1 編碼器接收電路40-42
• 3.4.2 I/O接口電路42-43
• 3.5 FPGA程序設(shè)計43-47
• 3.5.1 PWM波形輸出43-45
• 3.5.2 編碼器數(shù)據(jù)采集45-47
• 3.6 硬件電路實物圖47-48
• 3.7 小結(jié)48-49
• 第4章 控制策略選擇49-69
• 4.1 引言49
• 4.2 PID控制49-51
• 4.3 自抗擾控制原理51-54
• 4.3.1 過渡過程52-53
• 4.3.2 擴張狀態(tài)觀測器53-54
• 4.3.3 非線性比例微分器54
• 4.4 自抗擾控制器優(yōu)化54-56
• 4.5 自抗擾控制器參數(shù)選取56-63
• 4.5.1 擴張狀態(tài)觀測器參數(shù)整定57
• 4.5.2 控制律參數(shù)整定57-58
• 4.5.3 控制量確定58-59
• 4.5.4 自抗擾控制器建模仿真59-63
• 4.6 速度測量63-68
• 4.6.1 非線性跟蹤微分器原理63-64
• 4.6.2 NTD建模仿真64-68
• 4.7 小結(jié)68-69
• 第5章 系統(tǒng)測試及實驗69-77
• 5.1 引言69-70
• 5.2 編碼器數(shù)據(jù)采集測試70-72
• 5.3 PWM波輸出測試72
• 5.4 速度測量實驗72-74
• 5.5 等速控制實驗74-76
• 5.6 小結(jié)76-77
• 第6章 總結(jié)與展望77-79
• 6.1 總結(jié)77
• 6.2 展望77-79
• 參考文獻79-83
• 在學(xué)期間學(xué)術(shù)成果情況83-85
• 指導(dǎo)教師及作者簡介85-87
• 致謝87

【參考文獻】

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本文編號：1025906