文献翻译—二轴转台控制系统设计

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两坐标步进电机驱动运动工作台控制系统的设计

两坐标步进电机驱动运动工作台控制系统的设计

机电综合课程设计摘要:本设计是完成一两坐标步进电机驱动运动工作台控制系统的设计;完成交流电机启停的电气控制系统设计。

其硬件部分共包括键盘操作、单片机控制、输入电路、控制电路、显示电路等五个主要组成部分。

设计的总体思路是准确安全的对工作台和电机进行控制。

位置信号和按键信息通过传输线传送给单片机和键盘接口芯片,数据经过处理,将按键信息串行方式传送给单片机,单片机通过相应的程序,向控制回路发送控制信号,进而控制工作台的动作,实现对硬件设备的控制。

关键词:键盘操作,单片机控制,数码管显示。

一.前言机电一体化是以机械技术和电子技术为主题,多门技术学科相互渗透、相互结合的产物,是正在发展和逐渐完善的一门新兴的边缘学科。

机电一体化使机械工业的技术结构、产品结构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化,使工业生产由“机械电气化”迈入了以“机电一体化”为特征的发展阶段。

本设计中提到的微机数控机床是利用单板或单片微机对机床运动轨迹进行数控及对机床辅助功能动作进行程序控制的一种自动化机械加工设备。

采用微机数控机床进行机械加工的最大优点是能够有效地提高中、小批零件的加工生产率,保证加工质量。

此外,由于微型计算机具有价格低、体积小、性能可靠和使用灵活等特点,微机数控机床的一次性投资比全功能数控机床节省得多,且又便于一般工人掌握操作和维修。

因此将专用机床设计成微机数控机床已成为机床设计的发展方向之一。

本设计中用到的步进电机是一种将数字信号直接转换成角位移或线位移的控制驱动元件,具有快速起动和停止的特点。

其驱动速度和指令脉冲能严格同步,具有较高的重复定位精度,并能实现正反转和平滑速度调节。

它的运行速度和步距不受电源电压波动及负载的影响,因而被广泛应用于数模转换、速度控制和位置控制系统。

本设计完成了如下要求:(1)单片机控制系统电路原理图的设计(2)控制系统电路印制版的绘制(3)利用单片机编程实现两坐标系统的手动、自动和回位等运动(4)实现两坐标工作台极限移动的保护及显示、报警(5)设计交流电机的点动、正反转控制和星-三角形启动的电气控制原理图(6)电气控制电路有相应的保护电路(过载、过压、欠压等)(7)熟悉机电系统常用元器件(PLC、交流电机、直流电机、步进电机)此次“机电一体化课程设计”主要简单设计出数控机床系统,其实离实际真正工业用数控机床还有很大的距离。

双轴跟踪转台伺服控制系统的建模及控制方法研究

双轴跟踪转台伺服控制系统的建模及控制方法研究

摘要高精度转台在军事、航天航空、光电领域等得到越来越广泛的应用。

转台伺服系统一般是由转台机械本体和运行控制系统等构成,是雷达、坦克、射电天文望远镜等装备的重要组成部分。

主要性能指标包括系统的响应速度、低速运行平稳度和跟踪精度、抗干扰能力等。

本文以某双轴跟踪转台为研究对象,对其进行稳定跟踪控制算法的研究。

因为摩擦、齿隙、机械形变等扰动因素的存在使得双轴跟踪转台系统具有非线性的特点,滑模变结构控制算法对非线性系统有着较好的控制效果,本文设计的基于积分型切换增益的滑模变结构控制方法能保证控制系统的跟踪稳定性并且有较好的摩擦干扰抑制能力。

本文的主要内容是研究双轴跟踪转台的系统稳定跟踪控制问题,具体的工作如下:第一,通过机理模型建立双轴转台系统的单轴数学模型,同时对摩擦扰动进行LuGre模型的数学模型建立,并且根据坐标变换得到转台双轴联动的数学模型,这些工作为后续控制算法的构建和仿真模型奠定了基础。

第二,本文针对双轴跟踪转台的结构,基于RTU-BOX实时仿真平台开发了包含上位机的实时控制系统。

通过以太网通信实现串口通讯,实时数据读取、保存双轴跟踪转台系统的转速,为后续的LuGre模型参数辨识和控制算法做好实验准备。

第三,根据所建立的双轴跟踪转台伺服系统模型,设计了PD控制算法、基于趋近律算法的滑模控制算法和基于积分型切换增益的滑模控制算法对双轴跟踪转台的稳定控制和稳定跟踪问题进行研究。

其中,基于积分型切换增益的滑模控制算法不仅对摩擦扰动的抑制能力更强,而且鲁棒性更好。

Simulink仿真和RTU-BOX实时仿真结果证明了本文提出方法的有效性。

本文获得国家自然科学基金项目复杂电机系统关键基础问题研究51637001和国家自然科学基金青年基金( 51507001)的资助。

关键词:双轴跟踪转台,LuGre摩擦模型,滑模控制,实时仿真AbastractHigh-precision turntables have become more and more widely used in military, aerospace, and photovoltaic fields. The turntable servo system is generally composed of the turntable mechanical body and operation control system, etc. It is an important part of equipment such as radar, tanks, and radio astronomical telescopes. The main performance indicators include the system's response speed, low-speed operation stability and tracking accuracy, anti-interference ability, etc. In this paper, a dual-axis tracking turntable is taken as the research object, and the stable tracking control algorithm is studied. Because of the existence of disturbance factors such as friction, backlash, mechanical deformation, etc., the dual-axis tracking turntable system has nonlinear characteristics, and the sliding mode variable structure control algorithm has a better control effect on the nonlinear system. The sliding mode control method can ensure the tracking stability of the control system and has better interference suppression ability.The main content of this article is to study the system stability tracking control problem of dual-axis tracking turntable. The specific work is as follows:Firstly, the single-axis mathematical model of the dual-axis turntable system is established through the mechanism model, and the mathematical model of the dual-axis linkage of the turntable is obtained according to the coordinate transformation. At the same time, the mathematical model of the LuGre model for friction disturbance is established. These work are the construction of subsequent control algorithms And the simulation model laid the foundation.Secondly, this paper develops a real-time control system including a host computer for the structure of a dual-axis tracking turntable based on the RTU-BOX real-time simulation platform. Serial communication is realized through Ethernet communication, real-time data is read, and the rotation speed of the dual-axis tracking turntable system is saved, so that itis ready for the experiment of subsequent LuGre model parameter identification and control algorithm.Thirdly, based on the established dual-axis tracking turntable servo system model, the PD control method, sliding mode control method based on approach law method and sliding mode control method based on integral switching gain are designed to stabilize the dual-axis tracking turntable and stability tracking issues. Among them, the sliding mode control method based on integral switching gain not only has stronger ability to suppress friction disturbance, but also has better robustness. Simulink simulation and RTU-BOX real-time simulation results prove the effectiveness of the proposed method.This thesis was supported by the National Natural Science Foundation of China 51637001, a study on key basic problems of complex motor systems and the National Natural Science Foundation of China Youth Fund (51507001).Key words: Dual-axis tracking turntable, LuGre friction model, Sliding mode control, Real-time simulation目录第一章绪论 (1)1.1课题的研究背景及意义 (1)1.2 国内外双轴转台伺服系统的研究现状 (3)1.3 论文主要研究内容 (5)第二章双轴跟踪转台系统建模 (7)2.1 摩擦模型简介 (7)2.1.1 Stribeck摩擦力的基本原理简介 (7)2.1.2 LuGre摩擦模型 (9)2.1.3 LuGre模型参数的辨识设计 (10)2.2 双轴跟踪转台的数学模型 (13)2.2.1双轴系统的动力学建模 (15)2.3 本章小结 (21)第三章双轴跟踪转台硬件结构和控制系统 (22)3.1 系统硬件介绍 (22)3.2 RTU-BOX实时仿真控制系统 (26)3.3 本章小结 (29)第四章基于趋近律方法的双轴跟踪转台滑模控制器设计 (30)4.1 滑模变结构控制基本原理 (30)4.2 基于趋近律方法的滑模变结构控制器设计 (32)4.3 稳定性证明 (33)4.4 仿真结果分析 (34)4.4.1 基于PD模型的仿真模型 (34)4.4.2 基于趋近律方法的滑模控制器的摩擦补偿仿真模型 (34)4.5 本章小结 (38)第五章基于积分型切换增益的双轴跟踪转台滑模控制器设计 (39)5.1 具有积分型切换增益的滑模控制器设计 (39)5.2 稳定性证明 (40)5.3 仿真结果分析 (40)5.4 RTU-BOX实时仿真结果分析 (43)5.5 本章小结 (46)总结与展望 (47)总结 (47)工作展望 (47)参考文献 (49)致谢 (53)攻读学位期间发表的学术论文 (54)安徽大学硕士学位论文1 第一章 绪论1.1 课题的研究背景及意义转台系统的发展不断受到世界各国的重视。

双轴转台设计1

双轴转台设计1

二轴转台方案设计1.设计简图(草图)2.对于多轴转台,各框架的设计顺序是:由内到外转台的框架断面为空心矩形,其重量轻、惯性大刚度好。

材料选用优质铸转台的框架断面为空心矩形,其重量轻、惯性大刚度好。

转台的设计应按照从内到外的顺序设计,最内层受到载荷和尺寸的限制,因而应该从里面开始设计。

但是本设计给出了最外一层的设计,因为外层的结构相对复杂,内外的原件使用相似。

3.轴系的设计2.1轴系1的设计轴系1上需要有驱动原件、测角原件、支撑原件、连接原件等部件。

2.1.1驱动原件选择转台的驱动元件主要有两大类:一类是电动机;一类是液压马达。

电动机驱动的主要优点是:(1)实现连续回转,而摆动式液压马达则不能。

(2)液压马达必须设置液压油源,而电动机不需要。

对于小转矩、低频响的转台宜采用电动机驱动,而对于那些大转矩、高频响的转台,采用液压驱动方案为佳。

电机驱动常见的电动机为力矩电动机和直流伺服电动机。

力矩电动机允许转速低,可直接与转台主轴连接形成直接驱动。

所以对于该设计方案中可以按如下方式进行:驱动元件:采用直流力矩电机驱动,控制方便,既可开环控制,又可闭环控制;驱动方式:采用直接驱动方式,即将电机输出轴、转台主轴以及码盘轴直接相连。

主要是确定载荷,作用在机械装置上的载荷主要有:摩擦载荷、惯性载荷以及各种环境载荷等。

M⋅fNR=⋅摩擦载荷:由于传动部件之间存在摩擦摩擦引起的。

大小与所受压力和材料的摩擦系数有关。

摩擦力与其力臂的乘积即为摩擦力矩。

惯性载荷:计算回转运动时的惯性载荷,需要知道转动惯量和角加速度,具有传动链装置的,通常将负载的转动惯量折算到电机轴上。

环境载荷:例如风载荷、温差载荷(热变形)等,外载荷的确定,要是具体情况而定,有的可从理论上进行推导,有的需要借助试验来测定。

分析载荷的目的,是为了选择合适的电动机,使之满足要求。

对于转台来说,一般在室内应用,它的载荷主要考虑摩擦载荷和惯性载荷。

表一 ε⋅=J M对于轴一上的原件较多,驱动力矩较大,所以应选取具有较大的驱动力矩的电机拟选用如下所示的型号支撑元件支撑元件多用轴承,轴承采用两段固定的安装方式。

基于运动控制卡的两轴转台控制系统设计

基于运动控制卡的两轴转台控制系统设计

0引言数控机床控制系统体系架构庞大,较难整体掌握,若构建一个相对简易的平台来模拟数控系统的部分结构和功能,则可针对性地进行相关测试,减少工作量;在导航制导领域,航模惯性测试,飞行姿态角、飞行加速度等参数的测量,常常需要花费大量的时间和精力,所得结果还会受到众多外界因素的干扰,不易得到单一非耦合的数据,若能通过建立仿真平台直接测量,则可以减少不必要的实际试飞测算,既安全又可靠。

国外在数控及直升机等研究领域常常处于领先地位,究其原因,主要在于有高速高精度的仿真机及有先进完备的环境模拟设备,而国内在这方面的空缺亟需填补。

本文利用PC 机,配合mesa运动控制卡,通过伺服装置实现对两轴转台的精确控制,从而构建了一个硬件回路仿真测试平台。

该平台的实现将非常有利于相关项目研究的加速。

1硬件系统架构及其特点两轴转台系统基本硬件组成为:PC机+mesa运动控制卡+接口电路+伺服控制器+电机+转台机械结构,该转台的实物图及控制系统总体架构如图1所示。

两轴转台控制系统选择mesa运动控制卡作为底层主要控制硬件。

该运动控制卡具有如下特征:(1)采用PCI总线接口。

PCI总线具有32位总线宽度,工作频率可达33MHz,最大传输速度为132Mbyte/s,远大于ISA 总线最大33Mbyte/s的速率,可实现高速数据传输,为精确控制提供了前提保证。

(2)主控芯片是xilinx公司的Spartan-3系列FPGA——XC3S200,该芯片资源丰富,共192个CLB,4320个逻辑单元,足够满足设计的需要。

辅助FPGA工作的PCI接口芯片为PCI9054,该款芯片采用了先进的PLX数据流水线结构技术,符合PCI本地总线规范2.2版,本地总线支持复用/非复用的32位地址/数据,有M、C、J共3种模式;传输方式支持主模式、从模式、DMA方式3种;工作时钟频率可达到50MHz,并且支持数据预取功能。

(3)FPGA芯片的配置文件可以通过xilinx专用下载线下载,也可以经由PCI总线及其接口芯片,通过PC机上层软件收稿日期:2010-03-26;修订日期:2010-05-28。

两轴转台控制系统设计

两轴转台控制系统设计

两轴转台控制系统设计
两轴转台控制系统设计
转台系统是以控制论、相似原理、系统和信息技术为基础,利用计算机和专用物理设备等辅助工具,为飞行器实验提供平台的专用设备.不同的转台系统对控制精度有着不同的要求,本文在给定技术指标的要求下,利用PMAC运动控制器,为转台设计了一套PID控制方案.通过对转台进行建模、仿真,验证了所设计方案的可行性.最后,搭建电路并调试系统,实现了预期的要求.
作者:李亮孙力闫杰 Li Liang Sun Li Yan Jie 作者单位:西北工业大学航天学院,西安,710072 刊名:电子测量技术 ISTIC 英文刊名:ELECTRONIC MEASUREMENT TECHNOLOGY 年,卷(期):2009 32(2) 分类号:V448.25+3 关键词:转台系统 PMAC运动控制器 PID控制。

二维加速度矢量转台控制系统设计外文文献翻译

二维加速度矢量转台控制系统设计外文文献翻译

关于中国自动控制领域发展的研究程代展中国科学研究院数学与系统科学研究院系统与控制重点实验室自动控制就是将控制技术与其他信息技术融合起来,自主控制工业过程,减少人为干预。

自动化在社会,经济以及我们的日常生活中发挥着很重要的作用。

控制论也就是自动化理论,是工程与数学交叉的一个学科分支,旨在监测动态系统的运行。

在工业制造自动化及其设备方面,中国有着悠久的历史。

近些年,中国在自动控制理论方面取得了长足进步,提出了许多新理论和新工程技术,满足了工业,农业,国防以及社会的其他方面的需求。

现代科学例如复杂性,系统多样性,量子技术等,均发现其与控制学科的紧密联系。

另一方面,控制论本身还有许多尚未解决的需要更加深入研究的基础性问题。

本文旨在回顾中国在这些方面所取得发展和进步以及展望其未来的发展方向。

关键字:控制理论,高科技方向,当代科学,基础性问题1 对中国的控制论的简要概述自动化技术是社会生产力的一个关键因素。

自动控制技术在工业,国防以及能源供应,通信,交通运输,工业制造,航空航天,导弹以及火箭导航等方面的发展上扮演着不可或缺的角色。

一个国家的自动化程度体现着该国工业和国防的发展水平。

自动控制系统可以简述为一种含有某些可以辨识其行为元件的设备。

由于执行机构能够自主的进行控制行为,设备和进程也被称为是自动化的。

一个典型的案例是18世纪80年代由瓦特发明的浮力球控制器,通过检测水龙头的流量来调节进水阀的开关量。

在5000多年的文明史上,作为四大文明古国之一,中国拥有不计其数的发明创造,当然其中包含了大量的自动化器件和设备。

其中,有用来检测地震的地动仪(公元前139年─公元前78年),能够自动识别南方的指南针(公元250年─公元330年),还有用于金属冶炼的鼓风机(公元前57年─公元前25年),宋朝宋应星编写的《天工开物》(主要介绍自然科学)包含了许多的工程设备。

尽管Maxwell关于调速器的论著要早许多,但是Wiener的著作《控制学》被认为是控制学的开端。

两轴伺服控制系统设计

两轴伺服控制系统设计

两轴伺服控制系统设计伺服控制系统是一种能够精确控制运动过程中位置、速度和力度的系统,常用于机械、自动化和机器人领域。

在此,我们将设计一个两轴伺服控制系统,用于控制一个机器人的两个关节。

系统结构设计:1.控制器:使用一款高性能的双轴伺服控制器,能够实现对两个轴的独立控制,并具有足够的计算能力和通信接口。

2.编码器:每个关节安装一个编码器,用于实时反馈关节的位置信息,以便控制器实现闭环控制。

3.伺服驱动器:每个关节连接一个伺服驱动器,用于控制伺服电机的速度和位置,以实现对关节的精确控制。

4.伺服电机:每个关节使用一款高性能的伺服电机,具有高转矩和响应速度,能够满足机器人关节的动力需求。

5.通信接口:控制器与计算机或人机界面之间通过以太网或串口通信,实现参数设置和监控功能。

系统功能设计:1.其中一个轴作为主轴,另一个轴作为从轴,主轴和从轴之间通过齿轮传动或同步带传动连接。

2.控制器通过内置的PID控制算法实现对主轴和从轴的位置控制,可以实现位置或速度控制模式。

3.控制器通过接收编码器反馈信号,实时计算主轴和从轴的位置误差,不断调整伺服电机的输出信号,使得两个轴的位置保持一致。

4.控制器具有多段加减速功能,可以设置不同的加减速时间和速度曲线,实现平滑的运动过程。

5.控制器具有位置误差补偿功能,可以根据实际应用场景进行参数调整,提高系统的稳定性和精度。

6.用户可以通过计算机或人机界面对系统参数进行设置和监控,实现对系统的远程控制和故障诊断。

系统性能设计:1.系统具有高精度的位置控制能力,可以实现微米级的定位精度,满足高精度加工和装配应用的要求。

2.系统具有高响应速度和稳定性,能够在短时间内完成复杂的运动任务,确保机器人的稳定性和可靠性。

3.系统具有较强的负载能力,能够承受较大的负载力和惯性力,保证机器人在运动过程中不产生位移和抖动。

4.系统具有较高的可靠性和稳定性,能够长时间稳定运行,减少故障率和维护成本。

双轴回转工作台-毕业设计文献综述

双轴回转工作台-毕业设计文献综述

毕业设计(论文)文献综述题目双轴回转工作台结构设计专业机械设计制造及其自动化班级机057班学号3050211188学生张立方指导教师高峰教授二○○九年文献综述一. 双轴回转工作台简介[1]双轴回转工作台是五轴联动的基础,它能够实现回转轴和摆动轴的两坐标定位。

在三轴联动的数控铣床上增加了双轴回转工作台,并通过数控改造使之成为五轴数控铣床,是扩展机床使用功能的简捷方式。

数控机床加工某些零件时,除需要有沿X、Y、Z三个坐标轴的直线进给运动之外, 还需要有绕X、Y、Z三个坐标轴的圆周进给运动,分别称为A、B、C轴。

安装双回转轴工作台的五轴联动机床也称五坐标机床, 它是在三个平动轴(沿X、Y、Z轴的直线运动) 的基础上增加了两个转动轴(能实现绕X 轴、Z轴旋转运动, 即A轴和C轴),双轴回转工作台实现了A轴和C轴的转动。

设置在床身上的工作台可以环绕X轴回转,定义为A轴,A轴一般工作范围有限,并非360度。

工作台的中间还设有一个回转台,环绕Z轴回转,定义为C轴,C轴都是360度回转。

这样五轴联动机床实现五轴联动的关键就在于双回转轴工作台。

二. 双轴回转工作台的特点[1]装有双轴回转工作台不仅可使刀具相对于工件的位置任意可控, 而且刀具轴线相对于工件的方向也在一定范围内任意可控,由此使的五轴联动机床加工具有以下特点:A. 可避免刀具干涉, 加工普通三坐标机床难以加工的复杂零件,加工适应性广,如图1 (a) 所示。

B. 对于直纹面类零件, 可采用侧铣方式一刀成型, 加工质量好、效率高,如图1(b) 所示。

C. 对一般立体型面特别是较为平坦的大型表面, 可用大直径端铣刀端面逼近表面进行加工, 走刀次数少, 残余高度小, 可大大提高加工效率与表面质量,如图1(c) 所示。

D. 对工件上的多个空间表面可一次装夹进行多面、多工序加工,加工效率高并有利于提高各表面的相互位置精度, 如图1 (d) 所示。

E. 五轴加工时, 刀具相对于工件表面可处于最有效的切削状态。

两轴数控转台的控制算法研究

两轴数控转台的控制算法研究
ABS TRACT:n t i a e ,t e c a sc P D c n r lp r me es o w xs dg tlc n r lt r tb e ae d f c l t I h sp p r h l si I o to a a t r ft o a i ii o to u n a l r i u t o a i
d t n,t e P D ag r h b s d o P n t r ssmua e .T e r s l n iae t a eP D c n r l r a e n B io i h I oi m a e n B ewo k i i ltd l t h e u t i d c t t h I o t l s d o P s h t oeb n t o k h s h g e a k n c u a y tb e ef r n e a d sr n e o u t e s e w r a ih rt c i g a c r c ,sa lrp r ma c n to g rr b sn s ,whc r vd s a s l t n t h r o ih p o ie ou i o t e o
t e, un ,ne a ewo k i hu n rdu e n t ptmiig pr c s fPI p r mee s tr n ur ln t r st s ito c d i heo i zn o e so D a a tr u nig. A te aia o e mah m tc lm d l o o to y t m ft r t be a e n s tu fc nr ls se o u n a ls h sb e e p,du n ih P D o tolri sg d b s d o t r I d i r gwh c I c n rle sde ine a e n BP newo k. n a —

毕业设计(论文)-二维加速度转台控制系统设计

毕业设计(论文)-二维加速度转台控制系统设计

毕业设计(论文)-二维加速度转台控制系统设计二维加速度转台控制系统设计摘要转台在航天航空领域中多用于对地面半实物进行实时仿真和测试,是一种很关键的硬件设备,利用转台可以模拟飞行器的空中姿态,获取其制导系统,控制系统以及相应器件的各种实验数据,并根据试验参数进行重新设计和改进,达到预期效果。

在军事领域,雷达天线的自动瞄准跟踪控制,高射炮,导弹发射架的瞄准运动控制,坦克,军舰的炮塔运动控制等都是基于二维转台的运动控制,所以对其进行研究有重要的现实意义。

在工业制造行业,越来越多的机械手被应用进来,而转台为其提供了很好的自由度。

所以说,转台性能的好坏直接关系到仿真实验的可靠性和置信度,是保证航空航天系列产品及武器系统精度和性能的基础,在航天工业和国防建设的发展中具有重要的意义。

本课题研究的二维加速度转台控制系统正是对引信模拟试验台的控制部分进行研究,主要包含主轴调速控制和运动控制。

首先进行了控制方案设计,控制流程设计,然后通过对控制器件的选择进一步改进控制方案,最后,通过上位机软件实现了远程监控。

调试和测试结果表明该系统符合设计要求。

关键字:飞行模拟仿真转台,伺服系统,PMAC,Delphi控制界面Design of the control system for Two-dimensional TurntableAbstractIn the aerospace field, Turntable, which is a key hardware, is usedfor real-time simulation and testing on Hardware-in-the-loop HWIL . We can use a turntable to simulate the attitude of the aircraft in the air for its guidance system, control systems and lots of experimental data about the devices which is expected. Based on such parameters, we re-design and improve it to achieve the expected effect. In the military field, anti-aircraft guns, the Automatic target tracking control on the radar antenna, the control for missile launchers Target motion, tanks and the movement control of warships turret, all of them are based on the control of Two-dimensional turntable movement, so that the important practical significance is expected on the study. In the industrial manufacturing industry, as the turntable has a good degree of freedom,more and more robotics have been applicated, So the performance of the Turntable has a significance effect on reliability and confidence of the simulation experiment.it is the basis to ensure the accuracy and performance of series of aerospace and Weapon system, and of great significance in the development of the aerospace industry and defense.This topic on the acceleration turntable control system of two-dimensional discuss the control system of the simulation test bed of the missile launchers. It is Consists mainly of the control of Variable frequency motor and Servo motor. Firstly, I design the Control scheme and the control Process. then choose the control devise and improve the scheme.finally, I use the PC interface to complete the process of ControlsimulationKeyword:The simulation turntable for flight,Servo motor,PMAC,The interface of delphi目录1 绪论 11.1 课题研究的背景意义和目的 11.2 仿真实验转台国内外发展现状 1国外仿真转台的发展现状 1国内仿真转台的发展现状 21.3 论文结构安排 (3)2 转台控制系统的总体方案设计 42.1 试验转台的构成 42.2 仿真转台的控制系统 4伺服控制系统 4变频调速控制系统 52.3 系统工作原理 53 二维加速度转台控制系统的硬件设计73.1 变频电机控制系统的设计7变频电机系统的硬件设计7交流变频调速电机7EV3000 变频器83. 2 基于 PMAC 伺服控制系统的设计9伺服控制系统硬件设计9伺服驱动器12伺服电动机133.3 本章小结154 试验台控制系统软件部分研究164.1 PMAC 卡 PID 运动控制算法参数调整 164.2 PMAC 软件编程174.3 变频调速电机控制方式19变频器通信协议 19控制程序编写224.4 上位机控制界面设计 274.5 二维加速度转台控制系统工作过程简述29 4.6 二维加速度转台控制系统工作流程314.7 本章小结325 结论33参考文献:34致谢36绪论1.1 课题研究的背景意义和目的航空、航天和航海工业的发展水平是一个国家科技能力、国防实力和综合国力的重要标志。

基于单片机的两轴转台控制系统

基于单片机的两轴转台控制系统
sa e n i l tst efl h tt so r c af ,smu a in e p r n a e u t si e sf a i i t. t t ,a dsmu a e i t au fa o r ts i l t x e i h i g s e o me t l s ls e t di e sb l y r t f i t i Ke r s u na l ;s g ec i c o o u e ; P D o o n o ' t nc n r l o t m; f e f r r o e s t n ywo d :t r tb e i l h pmir c mp tr I c mp u dc ne i o to n co Mg f h i e d o wa dc mp n ai o
第 3 卷 第4 1 期 2 0 年 l 月 0பைடு நூலகம் 2
长春理 工大学学报 ( 自然科学版 )
Junl f hn cu nvri f c n e n eh ooy N trl cec dt n) orao C ag hnU iesyo S i c dT cn lg ( aua i e io t e a S n E i
LU F n qn, H NG G o u, I e g i Z A u y WANG Ln y n, O Y jn ig u GA uu
( . ̄ i t o poE et nc E gn ei , hn c u nvri S i c n e hoo y C a g hn10 2 ; 1 st e fO t l r i n ier g C a gh nU i sto c n e dTcn lg , h nc u 3 02 h tu — co s n e yf e a
Ab t a t By d sg i g t — x str t be s se b s d o i g ec i c o o u e ,u i g sn l hp mir c mp t r sr c : e i nn wo a i u n a l y tm a e n s l h p mir c mp tr n s i g ec i c o o u e n

基于LabVIEW的二轴转台控制系统

基于LabVIEW的二轴转台控制系统

基于LabVIEW的二轴转台控制系统魏光宇;徐熙平;徐晓丹;汤思佳【摘要】介绍基于LabVIEW的二轴转台控制系统,该系统在LabVIEW图形化编程语言的开发环境下进行控制软件编程和建立人机交互界面,采用研华公司生产的PCI-1723控制卡,实现复杂的运动控制功能,简述了运动系统的控制原理.利用电流环、速度环和位置环三环的闭环控制,实现转台的高精度运动控制.【期刊名称】《长春理工大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2010(033)002【总页数】4页(P64-67)【关键词】二轴转台;力矩电机;运动控制【作者】魏光宇;徐熙平;徐晓丹;汤思佳【作者单位】长春理工大学光电工程学院,长春,130022;长春理工大学光电工程学院,长春,130022;长春理工大学光电工程学院,长春,130022;长春理工大学光电工程学院,长春,130022【正文语种】中文【中图分类】TM341转台作为一种高精密设备,广泛应用于运动仿真、雷达、数控机床、航空拍摄等领域。

太阳敏感器是卫星姿态控制系统中的一个重要关键部件,其基本功能是获取太阳矢量在与太阳敏感器相固联的星体坐标系中的方位信息,主要用于空间飞行器的姿态测量、姿态确定和姿态控制。

研究转台在航空航天工业和国防建设中具有重要意义,转台品质的优劣直接关系到太阳敏感器地面试验的可靠性和置信度。

本论文在对力矩电机控制系统进行分析的基础上,通过对控制策略的理论和实验研究,分别设计了俯仰运动和方位运动的控制系统,实现了转台二自由度随动控制。

转台运动采用计算机集中控制方式,选择 PCI-1723板卡作为控制量输出卡,14位的D/A转换提高了转台运行的平稳性。

在图形化编程语言LabVIEW开发环境下,根据设计的控制算法编制了控制程序,实现了转台二自由度运动。

1 二轴转台所研究的转台控制系统主要由上位机软件和运动控制系统两个部分组成:上位机系统软件其中包括串口通讯,PCI-1723板卡驱动和位置闭环控制程序;图1 电流、速度和位置闭环系统Fig.1 Current and speed and position loop system运动控制系统包括伺服电机、伺服控制器、角度检测单元,速度检测单元它们组成一个电流和速度两闭环控制系统,伺服控制器通过内部模拟电路实现电流环和速度环的闭环控制,控制原理如图1所示。

两轴数控转台控制系统研究的开题报告

两轴数控转台控制系统研究的开题报告

两轴数控转台控制系统研究的开题报告一、选题背景随着工业自动化技术的快速发展,控制系统越来越智能化、多功能化。

而转台作为一种重要的工业设备,在精度、稳定性、速度等方面也得到了极大的提升。

在工业生产和机械加工中,转台具有非常广泛的应用,例如金属加工、汽车制造、航空航天、电子制造、电力工业等领域。

对于特别精密的机床、机器人等机械设备,要求转台的控制系统具有高精度、高速度、高性能等特点。

因此,研究转台的控制系统成为控制领域的热门话题。

本文将从两轴数控转台控制系统设计分析入手,研究转台的控制系统的硬件架构和软件设计,探讨其原理和应用,旨在为工业生产和机械加工领域提供一种智能、高效、稳定的控制系统。

二、研究内容1. 两轴数控转台控制系统的硬件设计和选型。

2. 两轴数控转台控制系统的软件设计和编程开发。

3. 两轴数控转台控制系统在工业生产和机械加工中的实际应用研究。

三、研究方法1. 调研和分析国内外相关文献,了解相关技术和研究现状。

2. 采用MATLAB/Simulink等软件进行仿真和模拟。

3. 基于硬件平台,利用C++、PLC等编程语言进行实际应用的开发和测试。

四、研究意义1. 对于数控转台的控制系统设计和开发有积极推进作用。

2. 可以为实现硬件和软件的智能化设计提供借鉴。

3. 对于提高转台的稳定性和精度,增强其适用性有一定的推动作用。

4. 可以为工业生产和机械加工提高效率、降低成本和提高产品质量提供支持。

五、预期结果1. 硬件和软件纪实研究成果。

2. 可以进一步提高两轴数控转台的控制精度和稳定性。

3. 提高工业生产和机械加工的效率和质量。

六、论文结构1. 绪论2. 相关技术概述3. 两轴数控转台控制系统的硬件设计与实现4. 两轴数控转台控制系统的软件设计与实现5. 两轴数控转台控制系统的仿真分析6. 两轴数控转台控制系统的应用实验研究7. 总结与展望七、进度安排1. 第一季度:调研、文献分析、硬件设计和选型。

文献翻译—二轴转台控制系统设计

文献翻译—二轴转台控制系统设计

附录1转台广泛应用十航空、航天、兵器、航海等领域,有各种不同的类型和用途。

本文所研究的二轴转台与可见光目标模拟器一起构成可见光目标模拟检测系统,用以完成导引头装前测试。

可见光目标模拟器模拟产生电视导引头在测试和试验过程中所需的各种目标,由二轴转台带动目标模拟器形成满足导引头要求的图像视场及目标运动特性,作为导引头测试的模拟目标。

可见,二轴转台控制系统设计的优劣对能否成功地完成导引头的性能测试和检验有重要的影响。

1.1转台控制算法概述本文所研究的二轴转台,包括方位轴和俯仰轴,每一轴的控制通常采用双闭环控制结构,即由内到外依次是速度环和位置环。

速度环的作用是提高系统的刚度来抑制系统的非线性及外部扰动,控制系统的精度由位置环来保证。

从控制律的类型来看,速度环通常采用pi控制,采用模拟方式实现。

种类繁多的控制算法多数在位置环实现。

其是转台控制系统的核心,是影响转台控制系统性能的关键因素。

从模拟控制系统开始,到数模混合控制系统及计算机控制系统的长期发展过程中,形成了许多行之有效的控制方法。

从它们的发展过程和应用特点出发,大体可分为二类:传统控制策略,现代控制策略和智能控制策略人工神经网络是人工智能的一个主要分支。

它是一些科学家从模仿人脑神经细胞的组成、结构及工作机理出发,提出的一套思想方法。

其目的在于研究一种新的理论,实现一种新的系统使之能够完成人脑的功能[[12,13]。

尽管在理论和应用方面还存在很多不足之处,但它的出现却给遇到挑战的自动控制带来了新的生机和曙光。

1.2模糊控制的发展从1965年美国著名控制论学者L. A. Zadeh发表开创性论文,首次提出一种完全不同十传统数学与控制理论的模糊集合理论以来,模糊集和模糊逻辑理论迅速发展,形成了一门完善的数学理论。

1974年E. H. Mamdani首次将模糊控制理论应用十蒸气机及锅炉的控制,取得了优十常规调节器的控制品质,从此,模糊控制诞生了。

模糊控制理论和技术变成智能控制领域最活跃的学科之一,受到广泛地重视和发展,并取得了有目共睹的成就。

基于STC15W4K56S4的二轴转台控制系统设计

基于STC15W4K56S4的二轴转台控制系统设计

基于STC15W4K56S4的二轴转台控制系统设计徐玉彪;陈进;姜佳威;张家斌【摘要】基于STC15W4K56S4单片机和LabVIEW软件,设计了二轴转台控制系统.该二轴转台用于某产品的扫描测试,由上、下运动机构和水平旋转机构组成.二轴控制器由STC 15W4K56S4单片机控制板、步进电机驱动器组成,实现对二轴转台的独立控制,同时设计了PC软件,可以通过网络接口或串行通信接口与二轴控制器连接,通过PC或笔记本电脑对二轴转台进行控制.1年多实际运行表明,该系统具有较高的可靠性和控制精度,上下位移控制精度为0.01 mm,水平旋转控制精度为0.01°.【期刊名称】《自动化与仪表》【年(卷),期】2018(033)003【总页数】5页(P83-87)【关键词】控制系统;二轴转台;STC15W4K56S4单片机;LabVIEW;步进电机【作者】徐玉彪;陈进;姜佳威;张家斌【作者单位】上海第二工业大学工学部,上海201209;上海第二工业大学工学部,上海201209;上海第二工业大学工学部,上海201209;上海第二工业大学工学部,上海201209【正文语种】中文【中图分类】TP275;TM921.54随着现代高科技的发展,各种形式转台的应用越来越广泛:在军事方面,火炮、坦克的瞄准系统离不开转台;在工业方面,各种机床、机器都与各种形式的转台密切相连;在航天、航空等领域,转台在进行半实物的仿真与测试等方面也起着关键作用[1]。

总之转台的运用无处不在。

转台控制系统软、硬件运行得稳定与否直接关乎转台控制功能的实现及精度的可靠性[2]。

文中所涉及的二轴转台为上海联谊自主研制,用于某产品的扫描测试。

该转台包含升降轴和旋转轴,要求如下:开环控制下转台各轴能实现速度可设定下的点动、相对定位、绝对定位、定速往返、归零、停止及实时状态显示等功能;升降轴上下位移重复定位精度达到0.01 mm;旋转轴水平旋转重复定位精度达到0.01°。

基于DSP的二轴转台伺服控制系统设计

基于DSP的二轴转台伺服控制系统设计

基于DSP的二轴转台伺服控制系统设计郑艳文;王彤宇;林琳;黄郁馨;范根新【期刊名称】《机电工程》【年(卷),期】2013(030)002【摘要】针对目前网络通信中网线的布置繁冗、维护困难等问题,将二轴转台伺服控制技术应用于网络通信中,进行了二轴转台伺服控制系统硬件及软件的设计.采用“位置+速度”双闭环控制方式,以“TMS320F2812+CPLD”为控制核心进行了系统伺服控制卡的设计,通过选用高集成电机驱动芯片SA57进行了功率驱动卡的设计;通过采用超前-滞后控制算法,利用C和C++语言进行了控制系统的软件程序设计;建立了转台俯仰轴伺服控制系统的数学模型,采用先进的超前-滞后控制器进行了系统的速度环和位置环的校正,在Matlab的Simulink模块中,对系统的速度环及位置环的数学模型进行了数字仿真与分析.研究结果表明,所设计的二轴转台伺服控制系统的响应时间为25 ms,位置跟踪精度在±1″范围内,其跟踪性能完全满足了技术要求.【总页数】4页(P210-213)【作者】郑艳文;王彤宇;林琳;黄郁馨;范根新【作者单位】长春理工大学机电工程学院,吉林长春130022;长春理工大学机电工程学院,吉林长春130022;长春理工大学机电工程学院,吉林长春130022;长春理工大学机电工程学院,吉林长春130022;长春理工大学机电工程学院,吉林长春130022【正文语种】中文【中图分类】TP275;TH39【相关文献】1.基于可编程多轴控制器(PMAC)三轴转台伺服控制系统设计 [J], 黄卫权;刘文佳2.基于DSP的转台用永磁交流伺服控制系统设计 [J], 周成岩;王兴华;张科3.基于模糊滑模变结构的舰载雷达二轴转台伺服控制系统研究 [J], 王茗倩;顾卫杰;李桂秋;4.基于DSP三轴跟踪转台伺服控制系统设计 [J], 刘治钢;王军政;赵江波5.基于DSP三轴跟踪转台伺服控制系统设计 [J], 刘治钢;王军政;赵江波因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

基于单片机的两轴转台控制系统

基于单片机的两轴转台控制系统
第3l卷第4期 200sgleB
=2=====2;===—=======;;==================== 长春理工大学学报(自然科学版)V01.31 No·4
JournalofChangchunUnivcrsityofScience andTechnology(Natural ScienceEdition)Dec.2008
4仿真结果
转台使用的电机型号为336LYX28B,其额定 电流L=25.6A,额定电压阢=180 V,电枢转动惯 量J--0.108 kg·m2,电枢电阻尺=0.25f/,负载为 20 N·m时,转速n=2100 r/min,峰值力矩帆=60 N·m,力矩系数‰=o.772 N·m·A,机电时间常 数/'.---45 ms,电枢电感L-0.2H,忽略电机与负载的 粘性阻尼系数b。其位置环控制对象参考数学模型
图6采用前馈补偿前后PID位置跟踪和误差跟踪结果比较
Fig,6 The comparision of position tracing and error tracing after feedfonvard compensation
图中曲线l为位置跟踪曲线,曲线2为输人参 考曲线。从仿真结果可以看出,正弦输入时,常规 PID控制算法存在士5%的稳态误差,也呈正弦分 布,所以常规PID控制算法对加速度信号存在稳态 误差。加入前馈补偿后,在0.1s误差趋于稳定,稳
l控制系统设计
1.1控制系统构成
转台两个轴控制系统结构和功能完全相同,控 制相互独立,即为两套相互独立的控制系统,其结
构如图l所示。系统采用了单片机控制下的脉冲宽 度调制器(PWM),转台各轴分别由直流力矩电机 直接驱动。测角系统采用旋转变压器与圆感应同步 器组成的双通道结构,与数字变换装置构成数字式 角位置反馈回路,可以满足系统的精度和性能要 求。高灵敏度的直流测速机直接构成连续式速度控 制回路。每个轴的控制系统主要由控制器、数模转 换、前馈补偿系统、力矩电机、测速电机、测角系 统等组成,接口电路包括数模转换、轴角位置转换 器等。采用AT89C5 1单片机作为该伺服系统的控制 器,能够保证系统快速性的实现,同时也能很好地 完成系统控制的形成、回路内的数据采集处理和监 控管理,使系统的动态性能与安全可靠性都得到充 分的保证。为了改善系统的快速性和稳定性,采用

双轴转台运动控制系统

双轴转台运动控制系统

双轴转台运动控制系统
林森;于宁
【期刊名称】《中国科技信息》
【年(卷),期】2018(000)024
【摘要】该文主要设计并研制了高精度双轴转台的控制系统,主要介绍了双轴转台标准装置的控制策略和结构实现组成方案,通过研究分析转台控制系统的PID驱动方法,设计了三环闭环数字反馈控制系统,使转台具有良好的运动控制特性。

结果表明,满足双轴转台的位置和速度的高精度控制技术要求。

【总页数】2页(P91-92)
【作者】林森;于宁
【作者单位】北京航空航天大学;北京航空航天大学
【正文语种】中文
【相关文献】
1.模糊神经网络在自适应双轴运动控制系统中的应用 [J], 陈向坚;李迪;白越;续志军
2.基于DSP的双轴交流伺服运动控制系统 [J], 郭丽;石航飞
3.基于PMAC的双轴运动控制系统的软件开发 [J], 张凌悦;李慧媛
4.双轴精密轮廓运动控制系统设计 [J], 庄伟
5.双轴精密离心机运动控制系统的单神经元PI控制研究 [J], 魏子棱; 陈文颖; 郑殿臣
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附录1转台广泛应用十航空、航天、兵器、航海等领域,有各种不同的类型和用途。

本文所研究的二轴转台与可见光目标模拟器一起构成可见光目标模拟检测系统,用以完成导引头装前测试。

可见光目标模拟器模拟产生电视导引头在测试和试验过程中所需的各种目标,由二轴转台带动目标模拟器形成满足导引头要求的图像视场及目标运动特性,作为导引头测试的模拟目标。

可见,二轴转台控制系统设计的优劣对能否成功地完成导引头的性能测试和检验有重要的影响。

1.1转台控制算法概述本文所研究的二轴转台,包括方位轴和俯仰轴,每一轴的控制通常采用双闭环控制结构,即由内到外依次是速度环和位置环。

速度环的作用是提高系统的刚度来抑制系统的非线性及外部扰动,控制系统的精度由位置环来保证。

从控制律的类型来看,速度环通常采用pi控制,采用模拟方式实现。

种类繁多的控制算法多数在位置环实现。

其是转台控制系统的核心,是影响转台控制系统性能的关键因素。

从模拟控制系统开始,到数模混合控制系统及计算机控制系统的长期发展过程中,形成了许多行之有效的控制方法。

从它们的发展过程和应用特点出发,大体可分为二类:传统控制策略,现代控制策略和智能控制策略人工神经网络是人工智能的一个主要分支。

它是一些科学家从模仿人脑神经细胞的组成、结构及工作机理出发,提出的一套思想方法。

其目的在于研究一种新的理论,实现一种新的系统使之能够完成人脑的功能[[12,13]。

尽管在理论和应用方面还存在很多不足之处,但它的出现却给遇到挑战的自动控制带来了新的生机和曙光。

1.2模糊控制的发展从1965年美国著名控制论学者L. A. Zadeh发表开创性论文,首次提出一种完全不同十传统数学与控制理论的模糊集合理论以来,模糊集和模糊逻辑理论迅速发展,形成了一门完善的数学理论。

1974年E. H. Mamdani首次将模糊控制理论应用十蒸气机及锅炉的控制,取得了优十常规调节器的控制品质,从此,模糊控制诞生了。

模糊控制理论和技术变成智能控制领域最活跃的学科之一,受到广泛地重视和发展,并取得了有目共睹的成就。

随着现代工业的发展,控制对象的非线性和不确定性增强,使得现代控制的数学建模困难,控制效果不佳,甚至无能为力,使传统的控制理论面临严峻的考验,模糊控制理论的崛起为这些问题的解决开辟了新的途径,尤其在现代伺服系统中。

在现代伺服系统中,被控对象通常具有非线性、时变以及种类繁多的干扰,使得常规控制方法无法获得满意的控制效果。

模糊控制是传统控制发展的高级阶段,模糊控制具有不依赖十系统模型、学习过程短、良好的实时性,并具有自适应能力和自学习强的特点。

从学术角度来看,采用模糊控制方法实现对伺服系统的精确控制,具有一定的学术价值;从工程角度来看,将模糊控制方法应用到伺服系统中,为伺服系统控制器的设计提供了一种新的思路和方法,为研制高性能的、多功能的伺服系统开辟了一条道路,预示着模糊算法在伺服系统中必定有着广阔的应用前景。

转台是一个复杂的机电系统,本身存在着许多不利十控制系统设计的因素,并不是通过简单的线性模型就可以完整、准确的描述。

作为转台控制系统的设训一者,一方面要对转台控制系统中的种种不利影响有着清醒的认识,在控制系统设计中尽量削弱其对控制器的影响;另一方面要考虑研究和采用更为先进的控制方案。

在这种情况下,模糊控制理论在转台上的应用进行研究和实验就有其实际的工程意义和切实的理论背景。

1.3驱动元件的确定目前,转台的驱动方式基本上都采用直接驱动方式,驱动组件主要由两大类:即电动机或液压马达驱动。

转台则可以根据其所采用的驱动组件分为二类:一类是所有框架均由电动机驱动,称为电动转台;另一类是所有框架均由液压马达驱动,称为液压转台;还有一类是各框架分别采用不同的驱动组件,例如,内框架由电动机驱动,中、外框架利用液压马达驱动,称为复合驱动转。

由于液压马达存在驱动转角范围小,配套设备复杂,维护困难,危险性大等缺点,因此,在指标允许的情况下转台大多采用电动机直接驱动。

与液压马达相比,电动机具有可连续回转、安装方便、使用及维护简单等优势。

针对现有的直流力矩电机存在的最高转速小、力矩波动大、电刷引起的火花干扰、摩擦力矩及电刷维护等诸多问题,交流永磁同步电机逐渐被使用到转台驱动中。

电动机驱动是转台驱动组件的发展趋势。

为了满足整个伺服系统工作性能指标的要求,必须对系统的相关部件进行精心的选择,使由它们所组成的整个系统能够合理地运行。

系统中比较重要的部件包括有伺服电机,减速器和位置检测组件,下面具体对相应的部件进行选择。

1.4电机的选择转台执行电机的选择除要满足功率要求外,还要考虑以下要求:(1)灵活方便的位置控制,定位准确精度高;(2)可靠性好;(3)方便计算机控制;(4)响应快,换向性能好;(5)能长时间连续工作不需要维护。

常用的伺服电机有二类:直流伺服电机,交流伺服电机,步进电机。

1.5转台控制系统设计转台控制系统设计为包括速度环和位置环的双环控制结构设计,双环控制系统的一般原则:首先,在对系统性能指标进行分析时,根据系统的性能指标和外环对内环的设计要求,从外环到内环逐步确定各环的性能指标要求;然后,在进行系统各环控制器设计时,从内环开始,根据系统对每一环的性能要求和环路固有特性,设计各个环路的控制器。

设计过程为,从内环开始,一环一环地逐步向外扩展,在对任一环进行设计时,为简化设计,其内环可以适当简化为较为简单的形式。

在这里,首先设计速度环,然后设计位置环,在设计位置环时,为了简化位置环的设计,将速度环闭环传递函数简化为惯性环节;最后根据位置反馈设计结果设计位置环控制器。

根据系统带宽要求,俯仰轴控制系统位置环带宽要求为不大。

根据系统数字仿真研究的结果和以往工程设计经验,在台体谐振频率足够高、电机驱动能力充分的情况下,位置加控制装置校正后的系统的跟踪带宽与无控制器校正时的系统的带宽的一半相当,也就是说,若无控制器的位置系统的频带宽度,那么加入控制器后,系统的跟踪带宽可以达到。

按照上述进行考虑,将俯仰轴位置环的最大带宽设计大约为63rad/s(6.28 rad/s )。

一般情况下闭环系统带宽约为系统开环截止频率的1.5倍,由此可选择位置环开环截止频率最大为42rad/s。

为减少速度回路对位置回路的影响,将速度环的开环截止频率确定为位置环反馈系统开环截止频率的3倍,因此选择速度环开环截止频率最大为126rad/s。

1.6 Pm控制经典Pm控制是最早发展起来的,同时又是最成熟的控制策略之一。

由其算法简单、鲁棒性好和可靠性高,所以被广泛应用十各类伺服系统和工作过程控制系统,尤其适用十可建立精确数学模型,参数定常的确定型系统。

实际工业生产过程往往具有非线性、时变性和不确定性,系统的参数是时变的和非线性的,应用常规Pm控制则难以达到理想的效果;在实际生产过程中,由受到参数整定方法复杂和难以实现的困扰,常规Pm控制器的参数往往整定不良、性能欠佳,对工业生产过程中的适应性较差。

长期以来,人们一直在寻求Pm控制器参数的自动整定技术,以适应复杂的工业现场和高性能指标的要求。

随着微处理器技术的发展和数字智能式控制的实际应用,Pm控制器参数自整定方法的实现终十可以变成现实。

同时,随着现代控制理论(诸如智能控制、自适应模糊控制和神经网络技术等)研究和应用的发展和深入,出现了许多新型Pm控制方法,如瑞典著名学者K. J.Astrom等人推出的智能型P}自适应控制器,其控制效果远远超过了其控制。

模糊控制就是近年来应运}fu生并逐步发展起来的一种新型的智能控制方法,它将模糊控制和控制两者结合起来,既具有模糊控制灵活适应性强的优点,又具有控制精度高和易十实现的特点。

复合型控制器,无论对复杂控制系统还是高精度伺服系统都具有良好的控制效果。

附录2Turntable is used widely in ten areas such as aviation, aerospace, weapons, navigation, there are a variety of different types and USES.In this paper, the author studies on two axis turntable and the optical target simulator together form visible target detection system, in order to complete the seeker before testing.Optical target simulator simulation TV seeker in the process of testing and test various targets, formed by two axis turntable driven target simulator to meet the requirements of the seeker image field and target motion features, as a seeker simulation testing goals.Visible, the merits of the two axis turntable control system design of can successfully perform the seeker had great effects on the performance test and inspection.1.1 overview of turntable control algorithmThis paper studies two axis turntable, including azimuth axis and longitudinal axis, control of each axis is usually adopts double closed-loop control structure, namely, from the inside out, in turn, is the speed loop and position loop.The effect of speed loop is to improve the system of nonlinear stiffness to suppress system and external disturbance, the precision of the control system is guaranteed by position loop.From the perspective of the type of control law, the speed loop PI control, usually adopts the simulation.A wide variety of control algorithm is most realized in position loop.It is the core of the turntable control system, is the key factors influencing the turntable control system performance.Starting from analog control system, to the d/a mixed control system and computer control system in the process of long-term development, has formed many effective control method.From their development process and application characteristics, can be divided into two categories: the traditional control strategy, modern control strategy and intelligent control strategy of artificial neural network is a main branch of artificial intelligence.It is some scientists from the imitation of human brain cells composition, structure and working mechanism, puts forward a thought method.Its aim is to study a new theory, a new system to complete the function of the human brain [[12, 13]. In spite of there are many deficiencies in theory and application, but it appears to the automatic control of challenges brought new vitality and dawn.1.2 the d evelopment of fuzzy controlCybernetics is A famous scholar from the United States in 1965, l. a. Zadeh pioneering papers published, first proposed A completely different ten traditional mathematics and control theory of the fuzzy set theory, fuzzy sets and fuzzy logic theory rapid development, has formed A perfect mathematical theory.1974 e. h. Mamdani fuzzy control theory is first used steam machine and boiler control, theoptimal ten routine regulator to control the quality, since then, the fuzzy control was born.Fuzzy control theory and technology, one of the most active subjects into intelligent control field widely attention and development, and has obtained the obvious achievement.With the development of modern industry, enhance the controlled object of nonlinear and uncertainty, makes the mathematical modeling of modern control difficulty, control the effect not beautiful, even helpless, make traditional control theory faces the severe test, the rise of the fuzzy control theory has opened up a new way for the solution of these problems, especially in the modern servo system.In modern servo system, the controlled object is usually with nonlinear, time-varying and a wide variety of interference, the conventional control methods cannot obtain satisfactory control effect.Fuzzy control is advanced stage in the development of the traditional control, fuzzy control with ten system model does not rely on, short learning process and good real-time performance, and has the characteristics of strong adaptive ability and self learning.From the academic point of view, fuzzy control method was adopted to realize accurate control of the servo system, have certain academic value;From engineering point of view, the method of fuzzy control is applied to the servo system, for the design of the servo system controller provides a new train of thought and method, to develop high performance, multi-function of servo system has opened up a road, heralding the fuzzy algorithm in the servo system must have a broad application prospect.Turntable is a complex electromechanical system, itself has many unfavorable factor 10 control system design, not through the simple linear model can be complete and accurate description.As a set of training person of the turntable control system, on the one hand, to a variety of adverse effects of turntable control system has a clear understanding, in the control system design to weaken its effect on the controller;On the other hand to consider research and adopt more advanced control schemes.In this case, the application of fuzzy control theory on the turntable research and experimentation has its practical significance and practical engineering theory background.1.3 d etermination of driving elementAt present, the rotary table drive mode basically all use direct drive mode, drive component is mainly composed of two broad categories: namely motor or hydraulic motor drive.Turntable can be adopted according to its drive components are divided into two categories: one kind is all frameworks are driven by electric motor, is called electric turntable;Another kind is all frameworks are driven by hydraulic motor, called hydraulic turntable;There is a separate framework is driven by different components, for example, within the framework, driven by a motor and outer frame using hydraulic motor drive, known as the compound drive.Because hydraulic motor drive small Angle range, form a complete set of equipment complex, difficult maintenance, danger, such as faults, therefore, in the case of indicators allow turntable is mostly driven by motor pared with the hydraulic motor, the motor can be continuous rotary, easy installation, use and maintenance the advantages of the simple.Aiming at the existence of the existing dc torque motor in high speed and large torque fluctuation, spark interference caused by brush, friction torque and brush maintenance problems, such as ac permanent magnet synchronous motor is used to drive.The development trend of motor drive turntable is drive components.In order to meet the requirements of the servo system performance index, must to careful choice of system of related components, make of their whole system can run reasonably.In the system of the more important parts include the servo motor, reducer and position detection components, the following specific to choose the corresponding parts.1.4 the choice of the machineTurntable actuating motor choice except to meet the power requirements, consider the following requirements:(1) the position control of the flexible and convenient, accurate, with high precision;(2) good reliability;(3) the convenient computer control;(4) fast response, good commutating performance;(5) can work continuously for a long time do not need to maintain.Commonly used servo motor has two categories: dc servo motor, ac servo motor, stepping motor.1.5 turntable control system d esignTurntable control system is designed to include the speed loop and position loop of the double loop control structure is designed, the general principles of the double loop control system: first, the analysis of system performance index, according to the performance of the system design requirements for inner ring and outer ring, the ring was established gradually from the outer to the inner ring of the performance index requirements;Then, in the for each loop controller system design, starting from the inner ring, based on the system performance requirements for each ring and loop inherent characteristics, design of each loop controller.For design process, starting from the inner ring, a ring a ring to gradually expand outward, on Ren Yihuan design, to simplify the design, the inner ring can be simplified to simpler forms.Here, the first design speed loop, position loop, and design in the design of the position loop, in order to simplify the design of the position loop, the speed loop is simplified to inertial link closed-loop transfer function;The position loop controller is designed according to the results of the position feedback design.Basedon the system bandwidth requirements, pitch axis control system for small position loop bandwidth requirements.Based on the system of digital simulation results and engineering experience, the resonance frequency is high enough, motors drive capacity under the condition of fully, location and control device after correction of the bandwidth of tracking system and no controller half the bandwidth of the correction of the system, that is to say, without the band width of the controller is the location of the system, then join controller, system of tracking bandwidth can be achieved.According to the above, considering the biggest bandwidth will pitch axis position loop design is about 63 rad/s (6.28 rad/s).Normally closed-loop system bandwidth is about 1.5 times that of the open loop cut-off frequency, the optional position loop open loop cut-off frequency up to 42 rad/s.In order to reduce the influence of speed loop of position loop, speed loop of the open loop cut-off frequency as the position loop feedback system open loop 3 times of cut-off frequency, thus choose speed ring open loop cut-off frequency 126 rad/s.1.6 Pm controlClassic Pm control is first developed, at the same time is also one of the most sophisticated control strategy.By the method is simple and good robustness and high reliability, so widely used ten kinds of servo system and the working process of the control system, especially for ten to establish accurate mathematical model, parameter time-invariant system is.Actual industrial production process, often with nonlinear, time-varying and uncertainty of the system is time-varying and nonlinear parameters, application of the conventional Pm control is difficult to achieve the ideal effect;In actual production process, by a parameter setting method of complex and difficult to implement, conventional Pm controller parameter setting often bad, performance is poor, the poor adaptability in the process of industrial production. For a long time, people have been looking for Pm controller parameters can be automatically setting technology, to adapt to the complex industrial field and the requirements of high performance index.With the development of the microprocessor technology and practical application of digital intelligent control, Pm controller parameters self-tuning method the implementation of the ten can become a reality.At the same time, along with modern control theory, such as intelligent control, adaptive fuzzy control and neural network technology, etc.) and further research and application of development, appeared many new Pm control methods, such as Sweden famous scholar k. J.A storms and others launched intelligent P} adaptive controller, the control effects far beyond its control.Fuzzy control is times} fu was born in recent years and gradually developed a kind of new intelligent control method, which combines both fuzzy control and control, fuzzy control has the advantages of flexible and adaptable, and has thecharacteristics of high control precision and ten pound controller, for both the complex control system and high precision servo system has good control effect.。

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