转台控制系统设计要求
简易转台控制系统设计
简易转台控制系统设计
一、任务
转台是一种可以精密测量角度的设备。
设计制作一个简易的转台，目标是控制指针的转动，实现以下几种功能，包含令指针以一定的角速度转动、以一定的频率和幅值做正弦振荡、快速转到指定的角度等。
二、要求
图1 简易转台系统示意图
1、基本要求
(1)如图1所示，系统采用电机驱动，电机类型任选；
(2)带刻度的圆盘直径不小于10cm，角度最小刻度10度即可；
(3)实现指针以每秒5度的速度匀速旋转；
(4)实现指针正负5度，频率1Hz的正弦振荡；
(5)实现指针正负10度，频率0.2Hz的正弦振荡。
2、发挥部分
(1)设置角度测量装置，测角精度至少0.5度；
(2)PID控制是最常用的闭环控制手段，其中P代表比例环节，它能调节整
个系统的增益，如果比例环节数值较大，系统跟踪常值指令时会出现
超调现象。
指针初始位置设置在0度，要求采用PID控制方法，使指
针角度快速变化到30度；
(3)将比例环节参数调大，令系统在完成(2)的过程中出现超调。
三、说明
（1）尽量使用STC公司的最新系列单片机产品。
（2）减速齿轮和传动机构可以省掉不设计，即电机轴可直接带动指针运动；（3）发挥部分(1)的角度显示可用上位机，也可用液晶屏。
四、评分标准。
基于STC12C5410AD的转台控制系统的设计与实现
控 制 系统 中． 仿真 实验 和调 试结 果表 明 ， 该控 制 系统具 有 良好 的加减 速 、 定位 、 停控 制 能 力 ， 到 了 起 达
设 计要 求．
关键词 ：Ｔ １ Ｃ ４ ０ Ｄ； Ｓ Ｃ ２ ５ １ Ａ 目标模 拟 转 台 ； 服控 制 系统 ；Ｉ 制 算法 伺 ＰＤ控 中图分 类号 ：Ｐ ７ Ｔ ２１ 文献标 志码 ： Ａ
Ｓ ＴＣ１ ５ ０ＡＤ ｔ ｏ ｐｏ ｒｃ ｎ ｕ ２Ｃ ４１ ｗｉｈ ｌ ｗ ｗｅ ｏ ｓ ｍｐｔ ｎ ａ ｄ ｃ ｂ ｎ Ａ／Ｄ ｏ ｖ ｒ ｉｎ ｍｏ ｕ ｅ ｗａ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ． ｗｏ ｃａ ｓ ｉ ｎ ａ ｉ ｏ ｃ ｎ ｅ ｓｏ ｄ ｌ ｓｉ ｔｏ ｕ ｅ Ｔ — ｌｓ
Ｖ０ ． ６ Ｎｏ １２ ．１
Ｆｂ ２ １ ｅ ． Ｏ１
文章 编 号 ：０ ４—１７ （０ １ Ｏ — ０ ９— ３ １０ ４ ８ ２ １ ） １ ０ ５ ０
基 于 Ｓ Ｃ ２ ５ １Ａ Ｔ １ Ｃ ４ ０ Ｄ的
转 台控制 系统 的设计 与实现
吴艳 敏 ， 黄 春 ， 崔 光 照
ａ ｏ ｔｄ ｉ ｈ ｙ ｔｍ． ｅ ｘ ｅ ｉ ｎ ｓ ｓ ｏ ｄ ｔ ａ ｈ ｙ ｔ ｍ ａ ｏ ｄ ａ ｃ ｌ ｒｔｏ ｎ ｅ ｅｅ ａｉｎ， ｄ ｐ ｅ ｎ ｔ ｅ ｓ ｓｅ Ｔｈ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔ ｈ ｗｅ ｈ ｔ ｔ ｅ ｓ ｓｅ ｈ ｄ ｇ ｏ ｃ ｅｅ ａｉ ｎ ａ ｄ ｄ ｃ ｌｒ ｔｏ ｐ ｓｔｏ ｉ ｇ ａ ｄ ｓａ ｔｓｏ ｏ ｔｏ ｂｌｔ ｎ ｃ ｉｖ ｄ ｔ ｅ ｈ ｉａ ｅ ｕ ｓ． ｏ ｉｉｎ ｎ ｎ ｔｒ－ｔｐ ｃ ｎｒ ｌａ ｉ ｙ ａ ｄ ａ ｈ ｅ ｅ ｈｅ ｔｃ ｎ ｃ ｌｒ ｑ ｅ ｔ ｉ Ｋｅ ｒ ｓ： ＴＣ１ ｙ ｗｏ ｄ Ｓ ２Ｃ５ ０ＡＤ；ａ ｇ ｔｓｍｕ ａ ｉｎ ｔ ｒ ｔ ｂ ｅ； ｅ ｖ ｏ ｔｏ ｙ ｔ ｍ ； Ｉ ｃ ｎｔｏ ｌ ｏ ｉ ４１ ｔｒ ｅ ｉ ｌ ｔ ｕ ｎ ａ ｌ ｓ ｒ ｏ ｃ ｎ ｒｌｓ ｓｅ Ｐ Ｄ ｏ ｒ ｌａｇ ｒｔ ｏ ｈｍ
转台设计指导书
图 1-5 双轴转台
图 1-6 双轴转台内框结构
3
Байду номын сангаас
图 1-7 双轴转台外框结构
（3） 三轴转台 结构如图 1-8 所示。 图 1-8(a)是立式三轴转台， 图 1-8(b)是卧式三轴转台。
(a) 立式三轴转台 图 1-8 三轴转台
(b) 卧式三轴转台
（4）多轴 由三轴以上组成的转台，结构如图 1-9 所示。
I
第1章 转台总体设计
1.1 转台结构类型选择
转台是一种重要的地面测试设备，用于惯性导航系统和惯性元件检定、标定，以及模拟 飞行器姿态运动。 转台根据用途可分为仿真转台和惯性测试转台。但目前两个类别间互相渗透的趋势愈发 显著, 界限日趋上移，直到中高端产品才区别明显。 惯性测试转台，侧重静态或稳态性能，主要用于惯性导航系统和惯性元件如陀螺、加速 度计的性能检测和标定。先进武器系统一般配备有惯性导航和制导系统, 这类装置在生产、 调试、测评、使用、维护(修)等各个阶段都离不开由惯性测试转台组成的测试系统。因此, 惯 性测试性能的好坏, 直接影响武器系统研制水平及其性能评定。 仿真转台，侧重动态性能，仿真转台一般用于武器平台或运动载体的运动状态模拟 , 是 各类武器平台进行半实物仿真试验等地面综合性试验系统的关键设备和重要组成部分, 也是 测试、评价和标定各类运动载体、武器系统性能的经济、高效的技术手段。 转台按照不同的分类标准有多种类型。
转台设计 课程设计指导书
哈尔滨工业大学
2011 年 4 月
目 录
第 1 章 转台总体设计 ...............................................................................................
单轴转台伺服控制系统电路设计
关 键 词 ： 轴 转 台 ：永磁 同步 电机 ； 能 功 率模 块 ； Ｒ Ｋ ０ 单 智 ＩＭＣ ２ ３
中 图分 类 号 ： Ｐ ９ ； Ｍ３ １ Ｔ ３ １Ｔ ４ 文献标识码 ： Ａ
３ 硬 件 设 计
图 １为 基 于 Ｉ Ｍ Ｋ ０ Ｒ Ｃ ２ ３的 永 磁 同 步 电 机 伺 服 控 制 系 统 结构原理图 。
整 个 系 统 由主 电路 、 制 电路 和 辅 助 电路 组 成 。其 中 主 控
Ｆ ｇ Ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ｏ ｈ ｅ ｖ ｏ ｔ ｌｓ ｓｅ ｆ ｒＰＭＳ ｉ ．１ ｔｕ ｔ ｒ ｆｔ ｅ ｓ ｒ ｏ ｃ ｎ ｒ ｙ ｔ ｍ ｏ ｏ Ｍ
算 、 ｌｒ 换 等 闭 环 控 制 所 需 的 所 有 功 能 单 元 ． 有 功 能 全 Ｃ ａｋ变 所
调节器参数 、 电流 反 馈 范 围 、Ｗ Ｍ 载 频 等 ） Ｐ 和监 视 系统 状 态 。 因 此 ， 课 题 将 Ｉ ＭＣ ２ ３作 为 主 控 芯 片 进 行 永 磁 同 步 本 Ｒ Ｋ０ 电机伺服控制系统的硬件和软件设计 。
电路 由 电 源 模 块 、功 率 驱 动 电 路 和 永 磁 同 步 电 机 等 组 成 ； 控 制 电 路 由 Ｔ Ｓ ２ Ｆ ８ ２ Ｄ Ｐ和 Ｉ Ｍ Ｋ ０ Ｍ ３ ０ ２ １ Ｓ Ｒ Ｃ ２ ３以及 外 围 电 路 联
三 相 驱 动 电源 输 入 端 Ｖ Ｆ Ｖ Ｆ Ｖ Ｂ与 驱 动 电 源 Ｇ Ｄ Ｕ Ｂ、 Ｖ Ｂ、 ＷＦ Ｎ
ａ ｃ ｕ ｔ ｒ ｎ ＲＭＣ ０ ｓ ｓ ｒ ｏｃ ｎ ｒ ｌ ｒｉ ｐ ｏ ｏ ｅ ｈ ｓｐ ｐ ｒ Ｔ ｅ ｔ ｅ ｈ ｒ ｗ ｒ ｎ ｏｔ ａ ｅ ａ ｅ ｄ ｓｇ ｅ ａ ｅ ｓ ｔａｏ ｄＩ ａ ａ Ｋ２ ３ ａ ｅ ｖ ｏ ｔ ｌ ｒ ｐ ｓ ｄ ｉ ｔｉ ａ ｅ ． ｈ ｎ， ｈ ａｄ ａ ｅ ａ ｄ ｓ ｆ ｒ ｒ ｅ ｉｎ ｄ ｂ ｓ ｄ ｏｅ ｓ ｎ ｗ ｏ ｅＰ ２ ８ ７ Ｉ Ｍ ｎ ＲＭＣ ０ ． ｎｔ Ｓ １ ６ ｈ Ｐ ａ ｄＩ Ｋ２ ３
转台设计指导书
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第1章 转台总体设计
1.1 转台结构类型选择
转台是一种重要的地面测试设备，用于惯性导航系统和惯性元件检定、标定，以及模拟 飞行器姿态运动。 转台根据用途可分为仿真转台和惯性测试转台。但目前两个类别间互相渗透的趋势愈发 显著, 界限日趋上移，直到中高端产品才区别明显。 惯性测试转台，侧重静态或稳态性能，主要用于惯性导航系统和惯性元件如陀螺、加速 度计的性能检测和标定。先进武器系统一般配备有惯性导航和制导系统, 这类装置在生产、 调试、测评、使用、维护(修)等各个阶段都离不开由惯性测试转台组成的测试系统。因此, 惯 性测试性能的好坏, 直接影响武器系统研制水平及其性能评定。 仿真转台，侧重动态性能，仿真转台一般用于武器平台或运动载体的运动状态模拟 , 是 各类武器平台进行半实物仿真试验等地面综合性试验系统的关键设备和重要组成部分, 也是 测试、评价和标定各类运动载体、武器系统性能的经济、高效的技术手段。 转台按照不同的分类标准有多种类型。
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2011 年 4 月
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第 1 章 转台总体设计 ....................................................................................................................... 1 1.1 转台结构类型选择 ..................................................................
舞台机械系统设计方案
舞台机械系统设计方案1. 引言本文将详细介绍舞台机械系统设计方案。
舞台机械系统是现代舞台表演的重要组成部分，其作用是提供舞台上演员和表演物件的移动和变化效果。
为了达到良好的舞台效果，舞台机械系统需要具备稳定性、安全性和灵活性。
2. 设计目标舞台机械系统设计的主要目标是实现以下功能：1.演员和舞台道具的准确移动和定位。
2.快速、安全地调整舞台布景。
3.提供符合剧目需求的动态舞台效果。
4.提供舞台灯光、音响等设备的整合。
为了满足这些目标，设计方案将包括机械结构设计、控制系统设计和安全保护措施设计。
3. 机械结构设计舞台机械系统的机械结构设计主要包括舞台、舞台转台、升降台和吊杆等组成部分。
3.1 舞台设计舞台应具备足够的空间容纳演员和表演物件，并具备稳定的承重能力。
舞台地面应采用防滑材料，以保证演员的安全。
此外，舞台的侧面应设计各种固定支架，用于固定灯光、音响等设备。
3.2 转台设计舞台转台用于实现舞台上大型道具、演员的旋转和平移。
转台应具备平稳运行、定位准确的特点。
为了保证转台运行的平稳性，可以采用液压驱动系统，确保转台的加速度和减速度均匀。
3.3 升降台设计升降台用于控制舞台高度的变化，以适应不同剧目的需要。
升降台应具备高度调节精确、运行平稳的特点。
采用液压升降系统可以实现高度的精确控制。
3.4 吊杆设计吊杆用于悬挂灯光、音响等设备，并实现其高度和角度的调整。
吊杆应具备稳定承载能力和灵活调整的特点。
采用电动升降系统和旋转系统可以实现吊杆高度和角度的实时调整。
4. 控制系统设计舞台机械系统的控制系统设计是保证机械结构正常运行和舞台效果准确呈现的关键。
控制系统应实时监测各个机械部件的状态，包括位置、速度和运行状态等，并根据剧目需求进行控制。
主要的控制系统设计方案如下：1.使用PLC控制器进行整个舞台机械系统的协调控制。
2.通过传感器实时监测机械部件的运行状态，并传输数据给控制系统。
3.设计人机界面，提供舞台控制的图形化界面，方便操作员进行控制和监测。
转台计算机伺服控制系统设计
转台计算机伺服控制系统设计飞行仿真转台为高精度的复杂控制系统，是地面半实物仿真的关键设备，用以模拟飞行器在空中的各种动作和姿态，包括偏航、滚转和俯仰，实际上是一种电信号到机械运动的转换设备。
把高精度传感器如陀螺仪、导引头等安装于转台之上，将飞行器在空中的各种姿态的电信号转化为转台的三轴机械转动，以使陀螺仪、导引头等敏感飞机的姿态角运动。
“高频响、超低速、宽调速、高精度”成为仿真转台的主要性能指标和发展方向。
其中，“高频响”反映转台跟踪高频信号的能力强；“超低速”反映系统的低速平稳性好；“宽调速”可提供很宽的调速范围；“高精度”指系统跟踪指令信号的准确程度高。
1 转台系统介绍图1是国产某型号三轴转台，除外框为音叉式结构外，内、中框均为闭合式结构，三框可连续旋转，驱动均采用电动机。
被测陀螺安装于内框上，其输入输出电信号通过导电环从外框底座引出。
三框的物理定义是：内框代表滚转、中框代表俯仰、外框代表偏航，三框同时动作便可以模拟陀螺仪在三维空间的真实动作和姿态。
图1 三轴模拟转台及其示意图系统的驱动部分为：外框采用一个直流力矩电动机；中框采用两个电气并联同轴连接的直流力矩电动机；内框采用一个直流力矩电动机。
这些电动机由各自的脉冲调宽放大器（PWM）提供可控直流电源。
三框各有一个测速发电机和一个感应同步器，用以实时检测框架的旋转角速度和角位置。
不同用途的测试转台的对性能指标的要求也不同。
一般转台的主要技术指标包含：静态精度（达到千分之几度）、角速度范围（从千分之几度/秒到几百度/秒）、频率响应要求较宽，并具有一定的负载能力要求，且三个框架都具有最大速率的限制。
2 三轴测试转台的总体控制结构转台三个框架的控制是相互独立的，因此转台的控制系统可以采用如图2所示的原理方案。
该系统为上下位机结构的计算机控制系统。
以一台工控机作上位机，实现对伺服系统的监控、检测和管理。
上位机提供操作者的人机界面，实现对整个转台系统的在线检测、安全保护、性能检测和系统的运动管理以及数据处理。
精密数控分度转台的控制系统设计
仪 表 技ｎｓ ｒ ｎ ｔｕ ｎｔ ｃ ｎｉ ｅ ｎ ｅ ｏ
２０１ ０ Ｎｏ． ７
第 ７期
精 密数 控 分度 转 台的 控 制 系统 设计
杨继森， 万文略 ， 方 燕 ， 郑 张天 恒
（ 庆 理 工 大 学 机 械 检 测 技 术 与 装 备 教 育部 工 程 研 究 中 心 ， 庆 重 重 ４０ ５ ） ００ ０
ｒＡＮＧ ｉ ｅ ， Ｊ— ｎ ＷＡＮ ｅ － ｅ， ＨＥＮ Ｆ ｎ —ａ ＺＨＡＮＧ Ｔ ａ — ｅ ｇ ｓ Ｗ ｎｌ Ｚ ｕ Ｇ ａ ｇｙ ｎ， ｉｎｈ ｎ
（ ｎｉｅｒ ｇＲ ｓａｃ ｅ ｔ ｆ ｃ ａ ｉ ｌ ｅｔ ｇＴ ｃ ｎ ｌｇ ｎ ｑ ｉｍｅ ｔ Ｅ ｇｎ ｅｉ ｅｅ ｒｈ Ｃ ｎｅ ｏ ｈ ｎｃ ｓ ｎ ｅｈ ｏｏｙａ ｄＥ ｕｐ ｎ ， ｎ ｒ Ｍｅ ａＴ ｉ
制 系统。该 系统采用步进 电机作为驱动装置 ， 利用转 台中嵌入 的高精度 时栅 角位移 传感 器的角位移 测量数据 作为反馈 ， 构成闭环控 制， 用分段控制 、 采 逐步逼近 的控制算 法， 达到 高速 、 高精 度分度定位的 目的 。实际应 用表 明： 该控制 系统的分
度 定 位精 度 达 到 ± ” ２。
ｓ ｓｅ ｗ ｓｄ ｓｇ ｅ ｎ ｅ ｅ ｏ ｅ ｉ ｈ ｉｈ ａ ｖ ｎ ｅ ｍｂ ｄ ｅ ｒ ｃ ｓ ｏ ｙ ｔ ｍ ａ ｅ ｉｎ ｄ ａ ｄ ｄ ｖ ｌｐ ｄ ｗ ｔ ｔ ｅ ｈｇ ｄ ａ ｃ ｄ ｅ ｅ ｄ ｄ ｐ ｏ ｅ ｓ ｒ ｈ ＡＲＭ． ｈ ｔｐ ｍｏｏ ｅｄ ｖ ｎ ｑ ｉ ｍｅ ｔ ａ ｄ Ｔ ｅ ｓ ｔ ｒｉ ｔ ｒ ｉ ｇｅ ｕｐ ｎ ， ｎ ｅ ｓｈ ｉ
ｔｅ ｉ ａｉ ｏｋａ ｌ ｔ ｉｄ ｘａ ｃ ｒｔ ｙｂ ｒ ｉ ｅｈ ｎ ｗ ｅｌ ｆ ｏ ｒ ｂｅｉ ｓｃ ｎ ｃｌ ，ｎ ｅ ｅｓｒ ｄｕｔ ｈ ｍｅ ｔ ｇｗ ｒ ｔ ｅ ｏ ｎ ｅ ｃ ｕａ ｌ ｙ ｕｎｎ ｔ ａ ｄ ｈ ｅ ｏ ｔ ｙｔ ｌ ｎ ｅ ｏ ｄｓ ａ ａ ｄｉ ｉ ｎ ｃｓａ ｔ ａ ｊｓ ｔ ｇ ｎ ｒ ｂ ｅ ｔ ｇｈ ｒａ ａ ｅ ｔｓ ｙ Ｏ
半电波暗室转台设计
半电波暗室转台设计
1. 结构设计，转台的结构需要稳固，能够承受设备的重量并确
保转动时的稳定性。
材料的选择和结构的设计需要考虑到机械强度
和耐久性。
2. 转动机构，转台需要有一个可靠的转动机构，能够精确控制
设备在不同方向上的转动角度。
同时，转动机构的设计也需要考虑
到噪音和振动的控制，以确保测试的准确性。
3. 电磁屏蔽，半电波暗室需要在设计中考虑到对电磁波的屏蔽，以避免外部干扰对测试结果的影响。
转台本身也需要考虑到电磁屏
蔽的要求，以确保测试的准确性。
4. 控制系统，转台需要配备一个可靠的控制系统，能够精确控
制转台的转动角度，并能够与测试设备进行联动，以实现自动化的
测试流程。
5. 安全性考虑，转台设计需要考虑到操作人员的安全，在转动
过程中需要采取相应的安全措施，以避免意外伤害的发生。
综上所述，半电波暗室转台设计涉及到结构设计、转动机构、电磁屏蔽、控制系统和安全性考虑等多个方面。
在设计过程中需要综合考虑这些因素，以确保转台能够满足电磁兼容性测试的要求，并能够提供可靠的测试环境和准确的测试结果。
陀螺转台的伺服系统设计
陀螺转台的伺服系统设计院系自动化学院专业自动化班级4407202学号200403072045姓名杨林指导教师张红梅负责教师沈阳航空工业学院2008年6月摘要陀螺仪表试验转台是一种航空仪表地面现场测试的专用设备，主要由高精度转台和控制系统组成。
本文主要设计了转台的控制系统。
首先介绍了陀螺转台的结构及工作原理，然后基于陀螺转台的工作原理设计出转台控制系统的原理图，再根据转台控制系统的原理图，对系统的各组成环节进行建模，最后得出各环节的数学模型。
经过分析得出转台控制系统共由五部分组成，分别是：比较环节、校正环节、检测环节、晶闸管整流装置和直流力矩电机。
转台控制系统主要完成对角位置信号的跟踪。
本次设计的主要目的是提高转台的控制精度，改善系统的动态品质。
基于MATLAB/SIMULINK对系统进行仿真研究，并完成软件的调试。
仿真结果表明本设计能够完成转台的角位置跟踪。
关键词：陀螺转台；控制系统；SIMULINK仿真AbstractGyro testing turntable is the appropriation equipment used to test the special ground aviation equipment, it is made of high accuracy turntable and the control system. The design is mainly about turntable control system. First, it introduces structure and working principle of gyro turntable, then, based on the principle gyro turntable, design a schematic of turntable control system, according to the schematic of turntable control system’s principle, set up the model of system's parts, at last, got the math modeling of each part. After analysis, turntable control system is from a total of five parts. namely: comparing links, links correction, testing links, SCR devices and DC torque motor. The turntable control system to complete the main diagonal position signal tracking. The design of the main purpose is to improve the accuracy of the control table and improve the quality of the dynamic. The system is imitated by the soft ware MATLAB/ SIMULINK and completed software debugging. The simulation results show that the designed system to complete the corner location tracking.Keywords: Gyro platform; control system; SIMULINK simulation符 号 表em T电机转矩 N·m e V 实际误差速度 L T 负载转矩N·m R 给定角速度 e Φ 电动势常数Wb f R 反馈角位置 a i 电枢电流A e P 实际误差 a u 电枢电压V K U 触发电路的控制电压 P 磁极对数d U 晶闸管整流桥输出电压 N 电枢绕组的总导线数θ 输出角位置 a E感应电动势 V )(1s G 位置调节器的传递函数 n电动机转速 r/s )(2s G 速度调节器的传递函数 a R电枢电阻 Ω )(s H V 速度检测器的传递函数 M T 机电时间常数 )(s H p 位置检测器的传递函数a T电气时间常数 )(s W s 晶闸管整流装置的传递函数 C V 给定速度 ω 电机角速度rad/s f V反馈速度目录第1章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 陀螺的发展简史 (4)1.3 转台的国内外发展概况 (4)1.4 转台的发展趋势 (5)1.5 本文研究的主要内容 (5)第2章陀螺转台的主要组成及功能 (7)2.1 陀螺测试转台结构及其控制系统介绍 (7)2.2 转台的主要功能 (8)2.3 转台的电机部分 (9)2.3.1 直流力矩电动机的发展现状 (10)2.3.2 力矩电动机的结构特点 (10)2.3.3 直流力矩电机模型分析 (11)第3章位置伺服系统控制技术 (14)3.1 不同系统的位置控制方式 (14)3.2 运动控制系统 (16)第4章转台控制系统设计 (19)4.1 比较环节 (19)4.2 校正环节 (19)4. 3 检测环节 (21)4. 4 晶闸管整流装置 (21)4. 5 执行电机 (23)第5章仿真软件介绍 (25)5.1 SIMULINK简介 (25)5.2 SIMULINK的优点 (25)5.3建立子系统的方法 (26)5.4 仿真算法介绍 (26)第6章转台控制系统仿真 (28)6.1 转台控制系统的软件设计 (28)6.1.1 永磁式直流力矩电机子系统的建立 (28)6.1.2 控制器模型及参数选择 (29)6.2系统的仿真参数设置 (30)6.3 系统的仿真及结果分析 (32)6.4 负载突加扰动 (34)6.5 与单闭环系统的比较 (36)6.5.1 单闭环位置跟踪系统的仿真 (36)6.5.2 单闭环位置跟踪系统负载加扰动 (38)6.5.3 单闭环和双闭环控制系统比较 (40)结论 (41)社会经济效益分析 (42)参考文献 (43)致谢 (45)第1章绪论1.1课题背景对于现代高技术战争来说，武器的命中精度是最主要的指标之一。
头盔测试转台的软件控制系统设计
统 ， 软 件 开 发 环 境 采 用 基 于
Ｗｉｄ ｗｓ的 ＶＣ ｎｏ ＋６ ＋． ０可 视 化 程
序 设 计 软 件 ，可
图１ 转台的头盔支撑
收稿日期：２ １— ７ ３ ０ １ ０ —１ 作者简介：朱晓明 （９ ６ １７ 一），男，黑龙江大庆 人，讲 币，博士 ，研究方向为运动控制 系统设计。
精度 ０１ ． ｍｍ； ３ ）实 现 相机 平 台 ｚ向的 精 确位 置 控 制 ，定 位
精度 ｌ ｍｍ；
软 件 平 台 采 用 微 软 公 司 的
Ｗ ｉ ｄ ｗｓ ＸＰ 系 ｎｏ
４ ）实现 相 机 平 台与 转 台零 点 间 的 Ｘ 向精 确 位 置控 制 ，定位 精度 ０１ ． ｍｍ； ５ ）实 时 显 示 各 个 轴 的 状 态 信 息 ，便 于 用 户 查看 ；
功 能 ，如 移 动计 算 、指 令 处理 等。 这种 通
可 以 充 分 利 用 通 用 硬 件 平 台上 的 通 用 软 一
１ 功 能需求分析
根 据 系 统 的 应 用 需 要 ，确 定 转 台 测 试 系 统 的
功能 如下 ：
大 大 缩 短 设 计 周 期 ，提 高效 率 ｎ。 下 位 机 的 主 要 控
该 系 统 的 机 械 主 体 由三 部 分 结构 组 成 ：头 盔
６ 各 轴运 行 与操作 具 有安全 防 护措施 ） ７ ）出 于保 密 需 要 ，控 制 功 能 进 行封 豢 用 户定 制特 殊 系统 ；
８ ）可通 过 其 他 计 算机 通 过 串 口通 讯 ，
台运动 。
支 撑 平 台、相 机 支撑 平 台和 底座 。头 盔 支 撑 平 台 用 于 固 定 头 盔 ， 由三 个 转 动 自 由度 和 一 个 移 动 自
单轴精密测试转台的设计与运动控制
单轴精密测试转台的设计与运动控制一、单轴精密测试转台的设计在设计单轴精密测试转台时，需考虑以下几个方面：1.结构设计：转台的结构设计应合理、稳定，以保证精密度和可靠性。
一般采用典型的机械结构，如圆盘、均匀旋转杆、滑移杆等。
同时，转台的材料选择应具备高强度、优良的机械性能和稳定性能。
2.转台轴承：转台轴承是保证转台可以平稳旋转和承载测试负载的重要组成部分。
常用的轴承包括滚珠轴承和滑动轴承。
对于要求较高的实验，如精密测试和定位控制，一般选择高精度、高刚度的滚珠轴承。
轴承的选择要满足转台的刚度需求，并保持低扭矩、低摩擦和高轴向刚度。
3.驱动系统：转台的驱动系统包括电机和减速装置。
电机一般选择直流或步进电机，以满足高精度、高速和平稳运动的要求。
减速装置主要用于减小电机输出转矩，提高转台的扭矩稳定性。
在设计时需考虑减速比、精度和可靠性等因素。
4.传感器：精密测试转台的传感器用于测量转台的姿态信息，如角度、位置和速度等。
主要的传感器包括编码器、陀螺仪和加速度计。
这些传感器可通过反馈系统将测量值传递给电机驱动和控制系统，实现闭环控制。
传感器的选型应考虑精度、稳定性和可靠性。
二、单轴精密测试转台的运动控制1.控制方法：常用的控制方法包括PID控制、模糊控制和自适应控制等。
PID控制是一种经典的控制方法，通过对转台输出信号进行比例、积分和微分处理，实现控制系统的稳定性和响应速度。
模糊控制是一种模糊逻辑和推理的控制方法，可适应非线性、不确定性和模糊性系统。
自适应控制是根据系统动态特性和误差信号实时调整控制参数的控制方法，能够提高系统的鲁棒性和稳定性。
2.控制策略：转台的控制策略主要包括位置、速度和力控制。
位置控制是指通过控制转台的位置来实现目标位置的精确定位。
速度控制是指通过控制转台的速度来实现特定速度要求的运动。
力控制是指通过控制转台的输出力矩，实现特定力控制要求，如振动控制和负载控制。
在实际应用中，根据具体需要可以选择不同的控制策略，并结合上述的控制方法进行综合控制。
基于频谱响应的伺服转台控制系统设计及改进
基于频谱响应的伺服转台控制系统设计及改进伺服转台控制系统是一种用于实现转台运动控制的系统。
在实际应用中，伺服转台控制系统的设计和改进对于实现准确的转台运动控制非常重要。
基于频谱响应（Spectrum response）的伺服转台控制系统设计及改进，可以提高系统的性能和稳定性。
需要进行系统的建模和数学描述。
通过建立适当的数学模型，可以描述伺服转台控制系统的动态特性。
常见的数学模型包括线性控制模型和非线性控制模型。
线性控制模型一般适用于转台运动较小的情况，非线性控制模型适用于转台运动较大或复杂的情况。
通过对系统进行模型建立，可以更好地理解和分析系统的性能和特性。
需要进行系统的参数估计和识别。
伺服转台控制系统的参数估计和识别是基于频谱响应的控制系统设计的关键步骤。
通过对系统参数的估计和识别，可以确定系统的控制参数，以实现对转台运动的精确控制。
常见的参数估计和识别方法包括最小二乘法、系统辨识法等。
然后，需要进行系统的控制器设计。
控制器是伺服转台控制系统中的核心部件，主要用于对转台运动进行控制和调节。
常见的控制器设计方法包括比例积分微分（PID）控制器设计、模糊控制器设计、自适应控制器设计等。
通过合理选择和设计控制器，可以实现对伺服转台控制系统的精确控制和调节。
需要进行系统的性能评估和改进。
在设计完伺服转台控制系统之后，需要评估其性能和稳定性。
常见的性能评估指标包括超调量、稳态误差、响应时间等。
如果系统的性能不符合要求，需要进行系统的改进和优化。
常见的改进方法包括参数整定、系统结构优化等。
通过对系统的改进和优化，可以提高系统的性能和稳定性。
转台技术方案
转台技术方案是指为了满足工业生产中对于工件加工、检测等需要，设计和制造一种能够实现旋转、倾斜、翻转等运动的设备。
以下是一种常见的转台技术方案：
1.结构设计：转台通常由底座、支撑架、旋转部、倾斜部、翻转部等组成。
底座用于固定转台，支撑架用于支撑旋转部、倾斜部、翻转部等组件，旋转部用于实现工件的旋转运动，倾斜部用于实现工件的倾斜运动，翻转部用于实现工件的翻转运动。
2.运动控制：转台需要实现多种运动，因此需要配备运动控制系统。
常见的运动控制方式包括伺服电机、步进电机等，通过控制器实现转台的精确运动控制。
3.传感器：为了保证转台的运动精度和安全性，需要配备多种传感器，如位置传感器、角度传感器、力量传感器等，实时监测转台的运动状态，保证转台的安全性和精度。
4.安全保护装置：转台在运行过程中需要考虑安全问题，因此需要配备相应的安全保护装置，如限位开关、急停开关、安全光幕等，确保操作人员的安全。
需要注意的是，转台技术方案的具体实现方式和细节可能因应用场景和需求不同而有所差异，需要根据具体情况进行设计和制造。
三轴转台结构设计
三轴转台结构设计主要包括以下部分：机械结构：三轴转台机械结构主要包括底座、转台台体、中心轴、轴承等部分。
其中，底座是整个转台的基础，必须具有足够的刚性和稳定性，以支撑整个转台台体的重量和转动时的动态载荷。
转台台体是实现转动的主要部件，其设计应考虑到加工精度、转动惯量、负载能力等因素。
中心轴是连接底座和转台台体的关键部件，需要具有足够的刚性和耐磨性，以承受转动时的动态载荷和摩擦力。
轴承是实现转动的关键部件，需要选择适合的轴承类型和规格，以保证转台的转动精度和使用寿命。
控制系统：三轴转台控制系统包括控制系统硬件和软件两部分。
控制系统硬件主要包括控制器、驱动器、传感器等部分，用于实现转台的精确控制和监测。
控制器是控制系统的核心部分，可以接收来自上位机的指令，并根据指令控制驱动器的输出，以实现转台的精确转动。
驱动器是控制系统的执行机构，可以根据控制器的指令输出合适的电压或电流，以驱动电机转动。
传感器是控制系统的反馈机构，可以实时监测转台的位置、速度等参数，并将参数反馈给控制器，以实现闭环控制。
控制系统软件是实现精确控制的核心部分，可以采用各种控制算法和策略，以实现转台的快速、稳定、精确的转动。
负载结构：三轴转台负载结构主要包括负载安装板、负载支撑架等部分。
负载安装板是用于安装各种测试设备和仪器的部件，必须具有足够的刚性和平整度，以确保测试设备的稳定性和测试精度。
负载支撑架是用于支撑负载安装板的部件，必须具有足够的承载能力和稳定性，以承受各种测试设备和仪器的重量和动态载荷。
总之，三轴转台结构设计需要综合考虑机械结构、控制系统和负载结构等方面的因素，以确保转台的精度、稳定性和可靠性。
同时，还需要根据实际应用需求进行优化和改进，以满足特定的测试要求和使用场景。
转台控制系统设计要求
转台控制系统设计要求1、采用西门子PLC设计转台控制系统。
2、通过控制升降电机的启停、正、反转实现转台的上升和下降（正传上升，反转下降），并且具有上升到位和下降到位的自动停止显示功能。
3、通过控制转台驱动电机的启停、正反转实现转台的连续正传、连续反转、点动正传、点动反转等功能，并且要求这四个功能必须互锁，且能够指示是那种工作状态,,能够显示转台转动角度。
4、转台应该具有急停功能，实现紧急情况下的系统停止功能。
5、撰写设计说明书，包括总体设计方案，元器件的选型，PLC输入输出地址分配，PLC的接线图，电机、电源，变频器等其他元件的接线图，PLC程序梯形图。
6、最后出一张A1图纸，主要是控制系统的电器接线图。
转台驱动电机为交流异步电动机1.5KW，升降电机大概0.55KW左右。
只控制升降电机的启停，正反转。
转台电机通过变频器调速，变频功率可选1.5KW开环矢量型变频器。
制动器装在减速器的输出轴上，为直流24V驱动，额定电流为6.33A，功率200W,因此需要电流10A左右的直流24V电源，给制动器供电，同时给PLC供电。
旋转编码器安装在减速器的输出轴上。
减速器为一轴输入，两轴同速输出型，上面的输出轴接转台，下面的输出轴接旋转编码器，中间通过弹性联轴器连接，调整比较方便。
控制系统的控制对象：1. 1.5KW变频器，控制转台电机的启动停止以及调速。
调速控制可选变频器的多段速，此时根据段速多少，占用PLC两到三个数字量输出点。
调速控制也可以选择485接口通信控制，此时速度连续可调，由于226的PLC只有两个485接口，这种情况下考虑跟文本显示器共用一个485接口。
同时变频器的启停控制用到PLC的两个数字量输出点。
绝对式旋转编码器用到PLC的10个数字量输入点。
2. 0.55KW的升降电机，控制其启停和正反转。
开关量控制。
占用PLC两个输出点。
上下限位开关占用PLC两个输入点。
3. 制动器的启停。
开关量控制，占用PLC一个输出点。
转台计算机伺服控制系统设计模板
转台计算机伺服控制系统设计飞行仿真转台为高精度的复杂控制系统, 是地面半实物仿真的关键设备, 用以模拟飞行器在空中的各种动作和姿态, 包括偏航、滚转和俯仰, 实际上是一种电信号到机械运动的转换设备。
把高精度传感器如陀螺仪、导引头等安装于转台之上, 将飞行器在空中的各种姿态的电信号转化为转台的三轴机械转动, 以使陀螺仪、导引头等敏感飞机的姿态角运动。
”高频响、超低速、宽调速、高精度”成为仿真转台的主要性能指标和发展方向。
其中, ”高频响”反映转台跟踪高频信号的能力强; ”超低速”反映系统的低速平稳性好; ”宽调速”可提供很宽的调速范围; ”高精度”指系统跟踪指令信号的准确程度高。
1 转台系统介绍图1是国产某型号三轴转台, 除外框为音叉式结构外, 内、中框均为闭合式结构, 三框可连续旋转, 驱动均采用电动机。
被测陀螺安装于内框上, 其输入输出电信号经过导电环从外框底座引出。
三框的物理定义是: 内框代表滚转、中框代表俯仰、外框代表偏航, 三框同时动作便能够模拟陀螺仪在三维空间的真实动作和姿态。
图1 三轴模拟转台及其示意图系统的驱动部分为: 外框采用一个直流力矩电动机; 中框采用两个电气并联同轴连接的直流力矩电动机; 内框采用一个直流力矩电动机。
这些电动机由各自的脉冲调宽放大器( PWM) 提供可控直流电源。
三框各有一个测速发电机和一个感应同步器, 用以实时检测框架的旋转角速度和角位置。
不同用途的测试转台的对性能指标的要求也不同。
一般转台的主要技术指标包含: 静态精度( 达到千分之几度) 、角速度范围( 从千分之几度/秒到几百度/秒) 、频率响应要求较宽, 并具有一定的负载能力要求, 且三个框架都具有最大速率的限制。
2 三轴测试转台的总体控制结构转台三个框架的控制是相互独立的, 因此转台的控制系统能够采用如图2所示的原理方案。
该系统为上下位机结构的计算机控制系统。
以一台工控机作上位机, 实现对伺服系统的监控、检测和管理。
测试转台测控系统电磁兼容性设计
测试转台测控系统电磁兼容性设计测试转台测控系统不可能工作在绝对理想的环境下，因此它必然受到各种环境因素的影响。
这些影响包括：(1)外部环境对测试设备的影响;(2)测试设备电子线路内部各元器件之间的相互干扰。
外界环境干扰包括外界电磁场、电网波动等，而电子线路之间的互相干扰则主要是通过公共阻抗、线间分布电容及互感而相互影响。
测试设备电子线路不仅受到外界环境的影响，同时它也会向外界发射电磁波，给电网回馈波动，这种效应会对其它电子设备造成干扰。
因此其电磁兼容是研究该设备既不受周围环境的影响，又不给周围环境以这种影响的一门技术。
电磁兼容问题是一个非常复杂的问题，有些从原理设计时就可以考虑，如电源滤波，抗干扰的有源或无源滤波网络的引入或继电器等瞬间高压的吸收等。
而大部分的电磁兼容口问题如线间分布电容，由于其与具体的元器件的布局、走线等有关而难以在原理设计时就予以考虑。
即使能够考虑，也会因为需要在原理设计中加入一系列措施而使电路变得十分繁杂，反而会引入新的电磁兼容问题。
解决这类电磁兼容问题往往是从电路布局、信号走线等方面入手。
因此，电磁兼容技术很大程度上是一门工艺性技术。
随着测试设备精度及可靠性要求的提高，电磁兼容性问题变得越来越重要，一定程度上它是限制测试设备性能进一步提高的的主因素，而且电磁兼容性问题自始至终贯穿于测试转台测控系统的研制过程，因此必须从原理设计、印刷板设计到装配及设备调试都予以认真考虑。
2测试转台测控系统的电磁兼容性设计测试转台测控系统设计可以分为三大部分：①控制柜电子线路设计;②台体布线，包括滑环布线、台体内走线、控制及测量电缆布线、感应同步器反馈信号及陀螺信号前置放大器设计等;③接地系统设计。
每一部分在运行过程中都会遇到如下几方面干扰：①传导性耦合干扰;②电容性耦合干扰;③电感性耦合干扰。
解决其干扰问题一般从以下几方面着手：①系统内干扰的抑制;②干扰途径的抑制。
但无论从原理上讲还是从实践上讲，干扰源的抑制是解决干扰最有效的方法。
舞台机械系统设计方案
舞台机械系统设计方案一、背景介绍在舞台表演中，舞台机械系统起着至关重要的作用。
它们能够帮助舞台上的演员实现各种实用的动作和效果，使整个表演更加生动和有趣。
本文将针对舞台机械系统的设计展开论述，以期为相关从业人员提供一些可行的设计方案和建议。
二、概述舞台机械系统设计的目标是在舞台表演中实现各种动作和特效，如场景变换、舞台升降、布景转换等。
因此，在设计机械系统时需要考虑以下几个关键因素：1. 功能需求：根据实际表演需要确定机械系统的功能需求，包括舞台场景的变换、布景道具的转换以及演员的升降等。
2. 结构设计：机械系统的结构设计需要依据功能需求，确定相应的传动装置、高低限位装置以及传感器等部件，并合理布局以保证机械系统的稳定性和安全性。
3. 控制系统：机械系统的控制系统应该能够精确控制机械部件的运行，同时兼顾安全性和稳定性。
可考虑使用PLC控制、动态控制器等设备，确保系统的可靠性和精确性。
4. 节能环保：在设计过程中，应该注重节能和环保要求，选择合适的材料和能源，以减少能耗和对环境的负面影响。
三、方案一：电动升降机器人该方案采用电动升降机器人设计，适用于在舞台表演中实现演员升降的功能。
1. 结构设计：由电动升降装置、控制器和传感器组成。
电动升降装置采用螺旋升降机构，并通过控制器精确控制高度。
传感器用于检测演员的位置和动作，以确保安全性。
2. 控制系统：采用PLC控制器进行控制，具有可靠性和稳定性。
演员可以通过设备上的按钮进行升降操作，同时设备也可以实现自动控制功能。
3. 安全性：设备配备了多重安全装置，如限位器、防坠装置等，以确保演员在升降过程中的安全。
4. 节能环保：采用低能耗电动机以及可再生能源供电，减少能耗，降低对环境的影响。
方案一的优点是结构简单、易于操作，并具备较好的安全性和节能环保性能。
四、方案二：舞台转台机械系统该方案适用于实现舞台布景的转换，能够快速、安全地实现不同场景的变换。
1. 结构设计：舞台转台机械系统由传动装置、防滑设备和控制系统组成。
基于VB的电动EMC测试转台控制系统设计
基于VB的电动EMC测试转台控制系统设计
韩力宏;褚伟宾;王明星;齐晓宾
【期刊名称】《电子质量》
【年(卷),期】2014(000)009
【摘要】EMC测试转台具有大负载、高精度、超低速的特点,并须符合EUT测试标准的电磁兼容性要求.为了满足转台的性能要求,该设计采用交流伺服系统,其优点是定位和稳速精度高、调速范围宽、动态响应速度快、运行稳定.控制系统除了能完成对转台的控制功能外,还要提供远程控制接口功能,通讯协议采用IEEE 488.2.【总页数】4页(P70-73)
【作者】韩力宏;褚伟宾;王明星;齐晓宾
【作者单位】北方工程设计研究院有限公司,河北石家庄050011;北方工程设计研究院有限公司,河北石家庄050011;北方工程设计研究院有限公司,河北石家庄050011;北方工程设计研究院有限公司,河北石家庄050011
【正文语种】中文
【中图分类】U666.16
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转台控制系统设计要求
1、采用西门子PLC设计转台控制系统。
2、通过控制升降电机的启停、正、反转实现转台的上升和下降（正传上升，反转下降），并且具有上升到位和下降到位的自动停止显示功能。
3、通过控制转台驱动电机的启停、正反转实现转台的连续正传、连续反转、点动正传、点动反转等功能，并且要求这四个功能必须互锁，且能够指示是那种工作状态,,能够显示转台转动角度。
4、转台应该具有急停功能，实现紧急情况下的系统停止功能。
5、撰写设计说明书，包括总体设计方案，元器件的选型，PLC输入输出地址分配，PLC的接线图，电机、电源，变频器等其他元件的接线图，PLC程序梯形图。
6、最后出一张A1图纸，主要是控制系统的电器接线图。
转台驱动电机为交流异步电动机1.5KW，升降电机大概0.55KW左右。
只控制升降电机的启停，正反转。
转台电机通过变频器调速，变频功率可选1.5KW开环矢量型变频器。
制动器装在减速器的输出轴上，为直流24V驱动，额定电流为6.33A，功率200W,因此需要电流10A左右的直流24V电源，给制动器供电，同时给PLC供电。
旋转编码器安装在减速器的输出轴上。
减速器为一轴输入，两轴同速输出型，上面的输出轴接转台，下面的输出轴接旋转编码器，中间通过弹性联轴器连接，调整比较方便。
控制系统的控制对象：
1. 1.5KW变频器，控制转台电机的启动停止以及调速。
调速控制可选变频器的多段速，此时根据段速多少，占用PLC两到三个数字量输出点。
调速控制也可以选择485接口通信控制，此时速度连续可调，由于226的PLC只有两个485接口，这种情况下考虑跟文本显示器共用一个485接口。
同时变频器的启停控制用到PLC的两个数字量输出点。
绝对式旋转编码器用到PLC的10个数字量输入点。
2. 0.55KW的升降电机，控制其启停和正反转。
开关量控制。
占用PLC两个输出点。
上下限位开关占用PLC两个输入点。
3. 制动器的启停。
开关量控制，占用PLC一个输出点。
PLC资源的初步分配:
输入数字量点：
按钮：连续运行，点动，自动对中，设定角度运行，正反装模式选择扭子开关，远程操作与现场操作模式选择扭子开关，升降运动的上下限位开关，编码器的10个输出。
18个输入点。
输出点：变频器正反转2个，正转指示灯，反转指示灯，运行指示灯，对中到位或设定角度到位指示灯，制动器线圈控制，升降电机控制2个。
上下限位指示灯2个。
操作模式指示2个。
共13个输出点。
另外变频器故障指示，和变频器故障复位不需要占用CPU的输入输出，需用2个按钮。
角度设定和当前角度监控，文本显示器。