本文關(guān)鍵詞：基于ARM的燃氣舵舵機控制系統(tǒng)的設(shè)計與分析　出處：《南京理工大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

  更多相關(guān)文章： 燃氣舵 直流無刷伺服舵機 ARM板 自適應(yīng)模糊PI 智能控制

【摘要】：現(xiàn)代化軍事設(shè)備中精確制導(dǎo)導(dǎo)彈已經(jīng)是不可或缺的一項重要武器,隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭對武器科技水平的要求越來越高,高精度制導(dǎo)技術(shù)已經(jīng)成為國家制導(dǎo)導(dǎo)彈研究的重要方向。舵機伺服系統(tǒng)控制技術(shù)水平不僅影響導(dǎo)彈的空中飛行姿態(tài),而且在極大程度上決定了導(dǎo)彈的制導(dǎo)精度。目前制導(dǎo)彈箭主要采用直流無刷永磁伺服舵機作為舵片控制部件,直流無刷伺服舵機主要依靠舵機轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動帶動舵片旋轉(zhuǎn),以達到預(yù)定轉(zhuǎn)動角度。舵機伺服系統(tǒng)具有低體積、低質(zhì)量、高轉(zhuǎn)速、高轉(zhuǎn)矩等特點,具有良好的控制精度,但同時其具有很強的非線性和時變性,因此基于舵機伺服系統(tǒng)的控制技術(shù)成為了現(xiàn)今社會研究熱點。本文以燃氣舵系統(tǒng)為研究對象,對直流無刷伺服舵機的軟硬件控制系統(tǒng)和控制算法進行了深入研究,主要工作和研究成果如下:(1)對直流無刷伺服舵機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點、運行特性以及相關(guān)控制原理進行了分析,選定了 Dynamixel系列的直流無刷伺服舵機作為本文的研究對象,基于其舵機參數(shù)進行了結(jié)構(gòu)原理分析以及傳遞函數(shù)推導(dǎo),并基于Matlab對該舵機進行了數(shù)學建模,分析了該舵機的參數(shù)影響并確定了該舵機的基本數(shù)學結(jié)構(gòu)。(2)設(shè)計并制造了基于LPC2292芯片的ARM開發(fā)板,基于Protel軟件分別從ARM板的PWM模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、電源模塊等方面進行了模塊化設(shè)計,在此基礎(chǔ)上選擇導(dǎo)電塑料電位器作為舵機位置檢測元件,設(shè)計并完成了基于位置檢測的硬軟件反饋環(huán)節(jié),設(shè)計安裝組成了燃氣舵舵機系統(tǒng)。在四舵片燃氣舵系統(tǒng)基礎(chǔ)上完成了舵機伺服控制系統(tǒng)的硬件實驗平臺,經(jīng)實驗驗證,該位置檢測環(huán)節(jié)與ARM板成功完成了對燃氣舵舵機的閉環(huán)控制。(3)基于本文搭建的燃氣舵舵機伺服系統(tǒng)硬件實驗平臺,用傳統(tǒng)PI進行仿真試驗,得到的實驗結(jié)果有超調(diào),響應(yīng)時間較慢。在此基礎(chǔ)上引入自適應(yīng)模糊理論并進行模糊理論分析,設(shè)計了自適應(yīng)模糊PI算法,完成了 Matlab上的模糊PI仿真建模及控制程序編寫�；诒疚拇罱ǖ挠布䦟嶒炂脚_和自適應(yīng)模糊控制PI算法,對舵機系統(tǒng)進行了仿真分析和實驗分析,針對有負載和空載時舵機系統(tǒng)的響應(yīng)狀態(tài)進行了實驗研究,分別從給定正弦以及階躍信號跟蹤能力進行了仿真分析和實驗分析,對比了傳統(tǒng)PI和自適應(yīng)模糊PI對舵機系統(tǒng)的控制效果,結(jié)果表明,從調(diào)節(jié)時間、上升時間、超調(diào)量上,本文設(shè)計的自適應(yīng)模糊PI控制器的控制效果均優(yōu)于傳統(tǒng)PI控制。
[Abstract]:The modernization of military equipment in the precision guided missile is an important weapon indispensable, with modern warfare increasingly high demands on the weapon technology level, high precision guidance technology has become an important research direction of guided missile. National technical level not only affects the flight attitude control of missile rudder servo system, and determines the accuracy of missile to a great extent. The guided projectile mainly adopts brushless DC permanent magnet servo actuator as the rudder control unit, rotating brushless DC servo steering gear shaft driven mainly rely on the vane rotation, to achieve a predetermined rotation angle. A servo system with low volume, low quality, high speed, high torque characteristics. Has good control accuracy, but also has strong nonlinearity and degeneration, so based on the control technology of servo control system in nowadays The hot social research. This paper uses gas rudder system as the research object, hardware and software of control system and control algorithm of DC brushless servo motor is studied, the main work and research results are as follows: (1) the structure characteristics of DC brushless servo actuator system, special operation and control principle are analyzed. Selected Dynamixel series brushless DC servo motor as the research object of this paper, the steering gear parameters based on the structure principle analysis and transfer function is derived, and based on Matlab, established the mathematical model of the actuator, the actuator parameters influence analysis and determines the basic mathematical structure of the actuator (2) and design. Manufacture of the ARM development board based on LPC2292 chip, Protel software from the PWM module based on ARM board, A/D conversion module, the module design of power module, on the basis of selection The conductive plastic potentiometer as the actuator position detection device, designed and completed the hardware and software of the position detection feedback based on the design and installation of components of gas rudder system. The hardware experimental platform of servo control system in the four tab rudder system on the basis of experiments proved that the rotor position detection and ARM board successfully completed the closed-loop control of gas rudder control. (3) rudder servo system hardware platform was built in this paper based on the simulation test with the traditional PI, the experimental results obtained with the overshoot, response time is slow. On the basis of introducing the adaptive fuzzy theory and fuzzy theory analysis, design the adaptive fuzzy PI algorithm PI, the fuzzy modeling and control program of Matlab is written. The fuzzy control PI algorithm this paper build the hardware platform and based on the adaptive of rudder machine system The analysis of simulation and experiment, the response status for load and no-load steering system were studied respectively from the given sinusoidal and step signal tracking ability of simulation analysis and experiments, the control effect, the comparison of the traditional PI and adaptive fuzzy PI for servo system. The results show that the rise time from adjust the time, overshoot, control effect of adaptive fuzzy PI controller designed in this paper are better than traditional PI control.

【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TJ765

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本文編號：1392960