本文選題：伺服轉(zhuǎn)臺(tái) + 數(shù)字控制　； 參考：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：隨著航天航空技術(shù)的高速發(fā)展,對(duì)用于光訊通訊的伺服轉(zhuǎn)臺(tái)的需求在不斷提高。本文以某型用于光學(xué)通訊的伺服轉(zhuǎn)臺(tái)研制為背景,對(duì)其控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及摩擦補(bǔ)償技術(shù)展開研究,以實(shí)現(xiàn)該轉(zhuǎn)臺(tái)承載的光學(xué)相機(jī)對(duì)空間飛行器的快速高精度跟蹤。論文研究工作對(duì)抑制摩擦干擾進(jìn)而提高該類伺服轉(zhuǎn)臺(tái)的動(dòng)態(tài)跟蹤精度具有一定的理論意義和實(shí)用價(jià)值。論文首先根據(jù)動(dòng)力學(xué)方程和電機(jī)的電氣特性建立了轉(zhuǎn)臺(tái)的數(shù)學(xué)模型,該模型同時(shí)考慮了摩擦力矩和飽和非線性的影響,并選用Stribeck模型來近似擬合系統(tǒng)摩擦力矩。根據(jù)伺服轉(zhuǎn)臺(tái)的技術(shù)指標(biāo)要求及特點(diǎn),對(duì)控制系統(tǒng)的主要器件進(jìn)行了選型分析,確定了Stribeck摩擦模型的參數(shù),為后續(xù)的研究工作奠定了基礎(chǔ)。其次,設(shè)計(jì)了伺服轉(zhuǎn)臺(tái)控制系統(tǒng)的整體方案,針對(duì)精位置系統(tǒng)在大偏差輸入時(shí)的條件穩(wěn)定問題,設(shè)計(jì)了雙回路切換的控制方案。硬件方面,對(duì)DSP最小系統(tǒng)、SCI通訊模塊、A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊以及EPLD模塊等硬件電路進(jìn)行了詳細(xì)的分解設(shè)計(jì);軟件方面,先基于古典控制理論和轉(zhuǎn)臺(tái)的性能要求,設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)臺(tái)在不同工作模式下的控制器,并基于雙線性變換的離散化方法得到相應(yīng)的數(shù)字控制器,進(jìn)一步完成了控制系統(tǒng)定時(shí)中斷程序模塊、SCI通訊模塊以及其他功能模塊的編程,然后進(jìn)行了系統(tǒng)聯(lián)調(diào)和性能測(cè)試,結(jié)果達(dá)到了任務(wù)書的指標(biāo)要求。最后,針對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)中存在的大摩擦力矩干擾,進(jìn)一步提出了基于模型參考模糊自適應(yīng)的摩擦補(bǔ)償方法,并基于所建立的轉(zhuǎn)臺(tái)方位軸數(shù)學(xué)模型,對(duì)設(shè)計(jì)的摩擦補(bǔ)償方法進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明,該摩擦補(bǔ)償方法能夠有效抑制摩擦干擾的不利影響,顯著提高了轉(zhuǎn)臺(tái)方位軸的低速伺服精度。
[Abstract]:With the rapid development of aerospace technology, the demand for servo turntable for optical communication is increasing. Based on the research and development of a servo turntable for optical communication, the design of its control system and the friction compensation technology are studied in this paper, in order to realize the fast and high precision tracking of the space vehicle by the optical camera carried by the turntable. The research work of this paper has certain theoretical significance and practical value to restrain friction interference and improve the dynamic tracking accuracy of this kind of servo turntable. Firstly, the mathematical model of the turntable is established according to the dynamic equation and the electrical characteristics of the motor. The model takes into account the influence of the friction moment and the saturation nonlinearity, and the Stribeck model is used to approximate the friction moment of the system. According to the technical requirements and characteristics of the servo turntable, the main components of the control system are selected and analyzed, and the parameters of the Stribeck friction model are determined, which lays a foundation for further research work. Secondly, the whole scheme of servo turntable control system is designed, and the control scheme of double loop switching is designed to solve the problem of the stability of precision position system under the condition of large deviation input. In terms of hardware, the hardware circuits of DSP minimum system sci communication module, such as A / D and D / A conversion module and EPLD module, are decomposed and designed in detail. In software, based on the classical control theory and the performance requirements of the turntable, The controller of turntable in different operation mode is designed, and the corresponding digital controller is obtained based on the discretization method of bilinear transformation. Further completed the control system timing interrupt program module sci communication module and other functional modules programming, and then carried out the system reconciliation performance test, the results meet the requirements of the task book. Finally, a new friction compensation method based on fuzzy adaptive model reference is proposed for the large friction moment disturbance in the turntable system, and based on the established mathematical model of the turntable azimuth axis. The designed friction compensation method is verified by simulation. The simulation results show that the friction compensation method can effectively suppress the adverse effects of friction interference and improve the low speed servo accuracy of the azimuth axis of the turntable.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP273

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1921743