三轴转台控制系统校正与仿真设计

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三轴仿真转台控制系统的设计

三轴仿真转台控制系统的设计作者：孙克诚王琪来源：《无线互联科技》2015年第18期摘要：文章介绍了一种无人机飞行半物理仿真平台的控制系统，本系统是以ARM处理器为核心控制器，采用模块化设计的方法，设计了一个三轴转台控制系统。

系统采用PC机与下位机两级控制，使用积分分离式的PID控制算法，对三轴转台进行精确控制。

控制系统能控制三轴转台转动并对平台上捷联惯导系统姿态信息进行实时测量，保存和显示。

关键字：三轴转台；PID算法；STM32；姿态控制；捷联惯导系统；近些年来，随着现代战争的日益发展，无人机也因其无人驾驶的独特性能得到各国的重视与关注。

飞行仿真转台能够真实地模拟出无人飞行器的动力学特性，在实验室中就能对飞行器的飞行姿态进行仿真，是检测无人飞控系统性能以及进行半物理仿真实验的重要装置。

三轴转台的控制精度直接影响了仿真或调试、检测的结果，因此，三轴转台的控制系统设计往往决定了转台的质量。

本文结合实际设计了一种可实时测量平台上传感器数据的飞行仿真转台控制系统。

1系统结构及总体方案设计本三轴转台控制系统由惯性传感器模块、STM32微控制电路、OLED显示模块、按键输入模块、步进电机驱动模块、RS 232串口通信模块、编码器数据采集模块等部分组成。

系统整体结构框图如图1所示。

惯性传感器系统采集到原始信号，通过I2C总线发送给STM32微控制器，STM32控制器运用捷联惯导算法处理惯性传感器获得的数据，解算出转台的实时姿态。

在LCD液晶显示屏上实时显示姿态参数，另外使用MAX3232将TTL电平转换成RS232电平，再与PC机的COM口连接，并将姿态数据打包成固定格式的串口数据包，通过串口发送给上位机软件，在PC端上位机软件实时动态显示姿态参数和波形曲线。

在上位机软件上可以控制三轴平台的状态，模拟无人机的俯仰、翻滚、航向三轴方向上的姿态控制，控制信息通过COM口发送给STM32控制器，编码器模块采集三轴平台的转动数据经过PID算法处理后反馈给驱动电路控制步进电机转动，提高了三轴转台的转动精度。

三轴仿真转台控制系统的设计

三轴仿真转台控制系统的设计
孙克诚;王琪
【期刊名称】《无线互联科技》
【年(卷),期】2015(000)018
【摘要】文章介绍了一种无人机飞行半物理仿真平台的控制系统,本系统是以ARM处理器为核心控制器,采用模块化设计的方法,设计了一个三轴转台控制系统.系统采用PC机与下位机两级控制,使用积分分离式的PID控制算法,对三轴转台进行精确控制.控制系统能控制三轴转台转动并对平台上捷联惯导系统姿态信息进行实时测量,保存和显示.
【总页数】3页(P45-47)
【作者】孙克诚;王琪
【作者单位】南昌航空大学信息工程学院,江西南昌 330063;南昌航空大学信息工程学院,江西南昌 330063
【正文语种】中文
【相关文献】
1.三轴转台控制系统校正与仿真设计 [J], 杜辉
2.三轴飞行仿真转台控制系统设计 [J], 路平;刘凯;王龙
3.基于ISA总线的无人机三轴仿真转台控制系统的设计 [J], 蔚建斌;齐晓慧;李小民
4.液压三轴仿真转台计算机控制系统的设计 [J], 王本永;赵存友;董彦良
5.三轴运动仿真转台控制系统设计 [J], 赵志魁;邓方林
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三轴转台控制系统设计--优秀毕业论文

硕士学位论文三轴转台控制系统设计CONTROL SYSTEM DESIGN OF THREE-AXIS TURNTABLE陈丽娟哈尔滨工业大学2010年6月国内图书分类号：TP273.2 学校代码：10213 国际图书分类号：681.5 密级：公开硕士学位论文三轴转台控制系统设计硕士研究生：陈丽娟导师：伞冶教授申请学位：工学硕士学科、专业：控制科学与工程所在单位：信息科学与工程学院答辩日期：2010年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Classified Index：TP273.2 School Number: 10213 U.D.C：681.5 Security: OpenDissertation for the Master Degree in EngineeringCONTROL SYSTEM DESIGN OFTHREE-AXIS TURNTABLECandidate: Chen LijuanSupervisor:Prof. San YeAcademic Degree Applied for:Master of Engineering Specialty: Control Science and Engineering Affiliation: School of Information Scienceand EngineeringDate of Defence:June, 2010Degree-Conferring-Institution:Harbin Institute of Technology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要三轴转台是应用在半实物仿真系统中，模拟被测物体姿态变化的装置。

本文中，我们研究的主要内容为三轴转台。

本文以实际工程项目为背景，主要研究三轴转台的控制系统设计。

随着武器系统精度的不断提高，对其测试装置的要求也越来越高。

论文首先简要阐述了国内外三轴转台的研究现状，并简要总结了我国转台的发展方向、各类控制方法在该领域的应用情况以及转台控制系统存在的主要问题。

三轴雷达仿真转台设计

摘要三轴雷达仿真转台是三轴转台的一种，本次设计的三轴雷达仿真转台主要用于某型机载雷达的测试。

转台性能的优劣直接关系到仿真和测试试验的可靠性，是保证某型机载雷达的精度和性能的基础。

本文针对三轴雷达仿真转台的机械结构设计进行了详细的讨论，并进行了理论论证及必要的计算，同时对本转台中使用到的测量元件及联轴器等其他原件的结构及原理作了简单的介绍，设计中采用铸铝合金作为台体的材料，实现了低转速、高精度的要求，并且减轻了整体的重量，使机构在满足：转角范围、速度范围、最大角加速度等设计参数要求的前提下，使结构设计尽量优化。

本设计紧紧围绕着设计任务书中的各项指标，从内环开始至外环一步一步地展开设计。

本文主要内容包括转台的总体结构论证、转台的详细结构设计、转台的误差分析等。

结合转台设计的特点，本文重点讨论了转台机械结构的设计思想及设计过程。

关键词：三轴仿真转台；机载雷达；测量元件；联轴器：内环：中环：外环。

ABSTRACTThree shafts radar simulation turntable is one type of the three shafts turntable . The three shafts radar simulation turntable in this design is mainly used to test a certain type of airborne radar. The simulation turntable has great influence on the reliability and credence of experimentation,so the precision accuracy of a certain type of airborne radar is based on simulation turntable.This paper discusses detailedly the design of mechanical structure of the three shafts radar simulation turntable . Then uses the principle to demonstrate it and do the necessary calculation . At the same time, introduce the principle and structure of measurement components and clutch and other components used in the turntable in brief . This design closely revolves around every targets in design assignment,and spreads out from inner frame to outer frame step by step. The chief content of this paper involves the demonstration of the general structure , the design of the detailed structure and the analysis of error of the turntable. Combining the designing character of the turntable ,this paper emphatically discusses the idea and the process in designing the turntable.Key words：；Three Axis simulation turntable；Airborne radar；Measuring element；Coupling；Inner ring；Central；Outer ring目录摘要 (1)第1章绪论 (5)1.1课题背景 (5)1.2.1 智能扫描机械台的发展状况 (5)1.2.2 国内智能扫描机械台的发展状况 (7)1.2.3 未来转台的发展趋势 (8)1.3 立题的目的和意义 (8)1.4 本文主要工作 (8)第2章智能扫描机械台总体设计 (9)2.2总体设计流程 (9)2.3转台类型的确定 (9)2.4转台运动功能设计 (10)2.4.1 工作原理 (10)2.4.2 运动功能方案 (10)2.5转台总体布局设计 (10)2.6转台主要参数设计 (11)第3章智能扫描机械台机械结构详细设计 (12)3.1转台内环结构设计 (12)3.1.1 结构设计 (12)3.1.2 转矩计算 (13)3.1.3轴向固定方式的选择 (14)3.1.4轴的最小直径的确定 (15)3.1.5轴承的选择 (15)3.1.6轴承的固定与密封 (15)3.1.7内框轴与负载盘的联接方式 (16)3.1.8 主要零件刚度校核 (17)3.1.9 电机转矩的校核 (18)3.2转台中环结构设计 (19)3.2.1 结构设计 (19)3.2.2 转矩计算 (20)3.2.3 电机转矩校核 (21)3.3转台外环结构设计 (21)3.3.1 结构设计 (21)3.3.2 转矩计算 (21)3.3.3 电机转矩校核 (23)3.4机械转角限位装置设计 (23)第4章误差分析 (26)4.1回转精度分析 (26)4.1.1 滚动轴系回转精度 (26)4.1.2 俯仰轴系回转精度 (26)4.1.3 方位轴系回转精度 (27)4.2三轴相交度分析 (27)4.2.1 滚动轴与俯仰轴的相交度 (27)4.2.2 俯仰轴与方位轴的相交度 (28)第5章测量及其它元件简介 (29)5.1直流无刷电机 (29)5.2感应同步器 (30)5.3绝对式光电码盘 (30)5.4钢丝滚道轴承 (31)5.5胀紧式联轴器 (32)结论 (33)参考文献 (34)致谢 (33)第1章绪论1.1 课题背景远古时代，人类的祖先面对着充满神秘色彩的天空，编织出许多美丽、动人的神话、传说故事。

小型无人机三轴飞行仿真转台设计

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＦｌｉｇｈｔｔｅｓｔｓｏｎＵＡＶｌｉｆｇｈｔｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｉｓｈｉｇｈ — ｃｏｓｔ，ｄａｎｇｅｒｏｕｓａｎｄｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄ．Ｆｏｒｔｈｉｓｒｅａｓｏｎ，ａｎｅｗ３－ａｘｉｓ
人机控制系统的研究提供了一个地面半仿真实验的平台。关键词：三轴转台；结构设计；步进电机；控制系统中图分类号：ＴＪ８５文献标志码：Ａ
Ｄｅｓｉｇｎｏｆａ３一ＡｘｉｓＦｌｉｇｈｔＳｉｍｕｌａｔｏｒｆｏｒａＳｍａｌｌＵＡＶ
２０ｌ３— １１
兵工自动化
ＯｒｄｎａｎｃｅＩｎｄｕｓｔｒｙＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ・７３・
３２（１１１
ｄｏｉ：１０．７６９０／ｂｇｚｄｈ．２０１３．１１．０２０
０引言
小型无人机具有噪音低、目标小、效费比高、雷达信号弱、机动性强等特点，对起降条件限制小，特别适合在特殊环境下使用。对于小型无人机而言，
良好的飞行控制系统至关重要。小型无人机的机动性和执行任务的能力很大程度上取决于其飞行控制系统的设计水平。
ｆｌｉｇｈｔｓｉｍｕｌａｔｏｒｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｆｏｒｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆａｓｍａｌｌＵＡＶ．Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｎｄｅｘａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｌｉｆｇｈｔｓｉｍｕｌａｔｏｒｉｓ

三轴飞行转台控制系统的仿真研究

Ｋｅｒｓｈｅ－ｉｆｉｇｓｍｕａｏ；ｃｎｒｌｓｓｍ；Ｎｙｗｏｄ：ｔｒｅａｓｌｎｉｌｔｒｏｔｙｔｘｙｏｅＮ；ｓｌｔｎｉａｉｍｕｏ
国内飞行转台的研究始于２０世纪５０年代末，要分布在航空、天、器、主航兵船舶等部门．新型号的在研制过程中发挥着重要作用，随着计算机的迅速发展和大功率力矩电机的研制成功，高性能的三轴飞行在转台中实现计算机实时控制和力矩电机直接驱动已成为可能．三轴转台是三个框架（内框、中框、外框）的合成运动，一般将外框对应于偏航角，中框对应于俯仰角，内框对应于滚转角，内框架在空间复现弹体的角
ｄｃｅｏｔｓｓｅｐｎ，ｓｏ，ａｄａｃｌｒｔｎｉｐｔｉｎｓｈｅｕｔｈｗｈｔＩｏｔｌｙａｉｍｅｉｓｂｔｒｕｔｄｔｅｔｔｐｉｇｌｐｎｃｅｅａｉｎｕｇａ．ＴｅｒｓｌｓｏｓｔａｏｓｌＮＮＰＤｃｎｒｏｗａｒｔｈｔｉｅｔｃｅ
Ｖｏ．Ｎｏ．１５。１
Ｍａ－，０ｔ．２０７
２０年３月０７
ห้องสมุดไป่ตู้
文章编号：６２— ５８２０）１— ０４— ６１７２５（０７００２０
三轴飞行转台控制系统的仿真研究
刘汉忠，红宇，葛张建华

基于 VxWorks 的三轴转台控制系统设计与实现

士Ｏ－３６
± ３．６ ≤土Ｏ．３６
２
重复精度（ ”）
± ３．６
± ３．６
± ３．６
３频响（Ｈｚ）（Ｐ－Ｐ１。双十指标）
８
１２
６
１０
５
１０
角
速
４塞
１￣／ｓ～１Ｏ￣／ｓ
器，２００２（０４），ＰＰ．９－１１ＣＮＫＩ
要求以及测试结果。三轴转台经过系统调试，转台主要是通过点击上位机管理界面操作，
上位机通过以太网网络通讯给下位机发送指令
编码，下位机接收到编码后先译码，只有译
ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆ＳｏｔｆｗａｒｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ电子技术与软件工程・５１
社，２００６ＩＳＢＮ７ — ５６３５ — １３３１ — ０．
４三轴转台系统的测试结果
表１列出了三轴转台控制系统的技术指标
［２］刘钦彦，李勇，周兆英，郑云飞．小
型三轴摇摆［Ｊ】．仪表技术与传感
全和保护被测产品，该系统还加入了安全保护参考文献
１］徐惠民．基于ＶｘＷｏｒｋｓ的嵌入式系统功能。包括软件限位、限速，电机的过流、过［载、欠过压保护，飞车保护等。及实验［Ｍ］．北京：北京邮电大学出版

三轴转台仿真设计---设计说明书

目录摘要 (3)Abstract (4)1 绪论 (6)1.1 引言 (6)1.2 国外研究状况 (6)1.3国内研究状况 (6)2 三轴转台的机械设计 (8)2.1 三轴转台的概述 (8)2.1.1 三轴转台的性能指标 (8)2.1.2三轴转台工作原理概述 (8)2.1.3 伺服驱动电机的选择与计算 (9)2.1.4 直流力矩电机的计算分析 (12)2.1.5 框架的选材 (13)2.2 转台结构的设计 (14)2.2.1 外环装配示意图 (14)2.2.2 中环装配示意图 (15)2.2.3 内环装配示意图 (15)2.2.4 总装配示意图 (16)2.2.5 零件示意图 (16)3 伺服系统的总体设计 (17)3.1伺服系统的组成 (17)3.2 三轴转台的工作原理 (18)3.3 伺服系统硬件的选择 (18)3.3.1 直流电机驱动器的选择 (19)3.3.2 圆光栅编码器增量式YGM506 的选择 (20)3.3.3 稳压器的选择 (20)3.3.4 软件可编程器件的选择 (21)3.3.5 串口卡的选择 (21)3.4 伺服控制系统的硬件接线图 (23)4 三轴转台的运动仿真 (24)4.1 概述 (24)4.1.1 主要优点 (25)4.1.2 研究复杂的实际情况 (25)4.2 三轴转台仿真过程[20] (26)5 结论 (28)6 工作展望 (29)致谢 (30)参考文献 (31)2王伟摘要航空、航天工业发展水平是一个国家科技、经济及国防实力的重要标志。

在航空航天领域中, 惯性导航和制导技术是一项核心技术, 三轴转台是测试惯性元件及半实物仿真的重要非标设备, 其性能的好坏直接影响仿真和测试的可靠性和置信度。

三轴转台是以控制理论、相似理论、系统技术和信息技术为基础，利用计算机和专用物理设备为工具，为惯性导航和制导系统仿真试验提供平台的关键设备【1】。

它能够复现空间质心运动中的转角、角速度、角加速度等物理指标。

三轴虚拟仿真转台系统设计及实现_刘正华

基金项目：部委基金项目
作者简介：刘正华，北京航空航天大学博士研究生，研究方向：虚拟样机，建模与仿真， ,() 2 0’( 2 0’5 。
计算机工程与应用
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箱中提供了简单的线性控制模块和滤波模块，可以方便地实现前置滤波、 ’() 控制和其他连续时间系统的模拟仿真。另一种方法是使用 *+,-.+/ 模块，将机械系统仿真分析工具同控制设计仿真软件有机地联系起来，最终实现整个虚拟样机系统的设计与开发。在实际系统开发中，后一种方法可以很方便将机械模型与先进控制率有机结合起来，进行联合仿真；同时可以简化数学模型的建立，最终获得该控制率下的机电联合仿真结果。该文正是采用后者方法，建立起虚拟转台系统模型，通过加载控制率进行机电联合仿真分析，最终输出分析结果。
调用接口，将转台零件图形库调入软件平台实现模型装配；再通过 ’(’)* 与 )’KL’M 软件之间的仿真接口，将控制器调入转台样机；最终实现机械模型和控制方法的联合仿真分析，获得虚拟转台的特性，包括样机传函和三框运行动静态精度等特性状况。关键词虚拟仿真转台虚拟样机虚拟装配
虚拟仿真转台联合仿真分析及其实验结果
该文利用 0)012 软件实现了三轴虚拟仿真转台的设计
与开发。通过先对转台样机进行模态分析（该文仅以某型转台，内框作为研究对象），获得该型转台内框名义传递函数 ! "（ #）见公式（；同时利用 24BC/4,D 设计系统 ’) 参数及前馈传递 %），取名义传函的倒数，且 % 取值为 "$& 。然后将函数 ! $ （ #） ! $（ #）虚拟仿真转台系统的机械模型和控制率有机结合，进行联合仿真来设计和仿真真实转台系统，如图 & 所示。

三轴飞型转台的设计

摘要航空、航天工业发展水平是一个国家科技、经济和国防实力的重要标志。

而转台则作为航空、航天等领域中进行半实物仿真和测试的关键设备，也就在其研制过程中起到了极其重要的作用。

采用飞行模拟转台进行仿真不仅加快了武器与飞行控制系统的研制过程，也是研制费用大大降低，同时它是保证航空、航天型号产品和武器系统精度及性能的基础。

因此，转台的研究与制造对航空、航天工业和国防建设的发展具有重要作用。

本次毕业设计主要工作有对现有三轴飞行转台进行调研和分析，明确三轴转台的工作原理和结构组成部分，同时对实验室现有状况进行考察并对其建模，给出其中现有各物件尺寸及相对位置，还有设计外框马达单通道试验结构、中框马达单通道试验结构和内框电机试验结构、撰写论文。

关键字转台;仿真;驱动元件AbstractAviation and aerospace industry development level is an important symbol of national science and technology, economy and national defense strength. While the turntable as aviation, aerospace and other fields ofhardware-in-the-loop simulation and test of key equipment, also in the process of its development has played a very important role.The flight simulation turntable simulation not only speed up the process of development of weapon and flight control system, also is development cost is greatly reduced, at the same time it is to ensure that aviation and aerospace model product and the basis of weapon system accuracy and performance. Therefore, the study of the turntable and manufacturing for the development of aviation, aerospace industry and national defense construction plays an important role.The graduation design main job is to the existing research and analysis for three axis turntable flight, clear the working principle and structure of the three-axis turntable part of inspection for the laboratory existing conditions and its modeling, given the current size of various objects and the relative position, and the design frame motor single channel of frame structure, the test motor single channel test structure and frame motor test structure, writing essays.Keywords turntable;simulation;driving element目录摘要 (I)Abstract ........................................................................................................................ I I 第1章绪论.. (1)1.1 课题研究的目的、背景和意义 (1)1.2 国内外测试转台的发展概况 (1)1.2.1 国外对测试转台的研究 (1)1.2.2 国内对测试转台的研究 (3)1.3 未来转台发展趋势 (5)1.4 本章小结 (5)第2章半实物仿真 (6)2.1 半实物仿真系统定义 (6)2.2 半实物仿真的先进性及其特点 (6)2.3 半实物仿真的基本组成和原理 (6)2.4 三轴飞型转台与半实物仿真 (7)2.5 本章小结 (8)第3章三轴转台的概述 (9)3.1 三轴转台工作原理的概述 (9)3.2 仿真转台驱动原件的选择和标准 (9)3.2.1 液压驱动的优缺点 (9)3.2.2 电机驱动的优缺点 (10)3.3 驱动型式的选择 (10)3.4 本章小结 (11)第4章驱动元件试验场地 (13)4.1 实验室地基 (13)4.2 储能器 (13)4.3 实验室整体建模 (14)4.4 本章小结 (15)第5章外框马达单通道实验方案 (16)5.1 试验环境 (16)5.2 马达受力计算 (16)5.3 负载盘设计 (16)5.3.1 设计条件 (16)5.3.2 偏载件 (17)5.3.3 负载盘 (17)5.3.4 负载总成 (18)5.4 底座 (19)5.5 外框驱动元件试验结构 (21)5.6 本章小结 (22)第6章中框马达与内框电机试验 (24)6.1 中框马达试验 (24)6.1.1 试验环境 (24)6.1.2 模拟负载 (24)6.1.3 底座 (25)6.1.4 安装弯板 (25)6.2 内框电机试验 (25)6.2.1 模拟负载 (25)6.2.2 电机的安装及固定 (25)6.3 中框马达和内框电机试验 (26)6.4本章小结 (27)结论 (28)致谢 (29)参考文献 (30)附录1 (32)附录2 (36)第1章绪论1.1课题研究的目的、背景和意义航天、航空以及航海事业的发展水平反映了一个国家的综合国力，体现了一个国家的经济发展水平、科技发展水平以及军事实力的综合体现。

三轴姿态控制仿真系统快速自动精确调平方法及仿真

ｃｏｍｅｎｓａｔｉｎｍｅｔｈｏｄｂｅｉｎａｎｄａｌｓｏｗｉｔｈｔｈｅａｕｔｏｍａｓｓｉｖｅｎｐｇｇｇｂａｌａｎｃｉｎｓｓｔｅｍｈａｒｄｗａｒｅｂｅｉｎｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ａｎｅｘｅｒｉｍｅｎｔｗａｓｇｙｇｐｔｏｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｔｈｅｍｅｔｈｏｄｅｆｆｉｃｉｅｎｃｔｏｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｅｒｆｏｒｍｅｄｙｐｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｔｏｒｕｅｃａｎｒａｉｄｌｂｅｒｅｄｕｃｅｄｆｒｏｍ１０ｍＮｍｌｅｖｅｌｔｏｌｅｓｓｑｐｙ，ｗ１ｍＮｍｌｅｖｅｌｈｉｃｈｍｅｅｔｓｔｈｅｎｅｅｄｏｆｓａｃｅｃｒａｆｔｔｈａｎｒｏｕｎｄｐｇａｔｔｉｔｕｄｅｃｏｎｔｒｏｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ．：；ｍ；Ｋｅｗｏｒｄｓａｔｔｉｔｕｄｅｃｏｎｔｒｏｌａｓｓｂａｌａｎｃｉｎ３ａｘｉｓａｉｒｂｅａｒｉｎｔｅｓｔ－－ｇｇｙｂｅｄ
］２６－。然而这些自动调平方法往往用时较长，出［如美［］国海军研究生院的Ｋ或者我国的ｉｍ提出的方法６，７］包刚等学者［研究的气浮台自动调平的方法，需要

设计一个3工位旋转工作台的控制系统设计

任务书课题十二、设计一个3工位旋转工作台的控制系统1.动作特性其工作示意如图所示。

三个工位分别完成上料、钻孔和卸件。

工位1：上料器推进，料到位后退回等待。

工位2：将料夹紧后，钻头向下进给钻孔，下钻到位后退回，退回到位后，工件松开，放松完成后等待。

工位3：卸料器向前将加工完成的工件推出，推出到位后退回，退回到位后等待。

2.控制要求工位2工作台示意图1）用选择开关来决定控制系统的全自动、半自动运行和手动调整方式。

2）手动调整采用按钮点动的控制方式。

3）系统处于半自动工作方式时，每执行完成一个工作循环，用一个起动按钮来控制进入下一次循环。

4）系统处于全自动运行方式时，可实现自动往复地循环执行。

5）系统运动不很复杂，采用4台电机。

6）对于部分与顺序控制和工作循环过程无关的主令部件和控制部件，采用不进入PLC的方法以节省I/O点数。

7）由于点数不多，所以用中小型PLC可以实现。

3.时间安排第1-2天：根据设计任务查阅相关文献；第3-6天：选择一种合适的设计方法，制定详细的设计方案，设计出满足要求的电器控制系统并验证其正确性；第7-8天：编写课程设计报告；绘制相关电气图纸。

第9-10天：提交课程设计报告；进行课程设计答辩。

4.所需提交的材料1）编写输入输出对照表。

包括信号名称、外部元件号、内部继电器号2）绘制PLC外部接线图3）绘制功能流程图；4）编写、调试梯形图或语句表程序目录任务书 0第1章课程设计任务说明 (1)1.1 课题简介 (1)1.2 系统总体方案设计概述 (1)第2章课程设计任务分析 (2)2.1 设备机构组成分析 (2)2.2 设备工作过程分析 (2)第3章控制方案设计 (3)3.1 总体方案设计 (3)3.2 电气系统设计 (4)3.3 电气控制系统设计 (4)3.3.1 系统控制与信号分析 (4)3.3.2 I/O分配表 (5)3.3.3 I/O端子接线图 (6)第4章控制流程分析 (7)4.1 功能图 (7)4.2 梯形图 (8)4.3 语句表 (11)课程设计心得 (14)参考文献 (15)第1章课程设计任务说明1.1课题简介随着信息技术的普及和发展，尤其是跨入2000年后，红外技术得到了迅猛发展，机械加工的方法和手段也逐渐变得丰富起来，各种先进技术被人们引入机械行业中来形成各种新兴学科。

三轴电液仿真测试转台测控系统仿真分析与设计

Ｃ为等效泄漏系数，等于泄漏系数与流压系数
之和，Ｃ＝．２ ×１ｍ・～・ａ。２８１０ｓＰ～；
为油液弹性模量，由于伺服阀使用ＭＬ一６６Ｉ５０
油，８８×１／．０Ｎｍ；为马达腔容积，＝．Ｌ６６；Ｄ为马达排量，Ｄ＝１０Ｌｒｄ（．３／ａ定量马达）；
仿真测试转台是具有重大经济价值和国防战略意义的高精尖仿真试验设备，在卫星和飞机的研制过程
的数学模型，分析出影响系统控制精度的关键因素。分析以转台外框为主（由于转台内框力矩电机本身
中起着极其重要的作用。由于转台测控系统对转台仿真测试精度影响极大，因此测控系统的设计在整个转台系统设计中尤为重要。１转台总体介绍由北京航空航天大学研制的三轴卧式仿真测试转台（如图Ｉ示）所，主要用于大型飞行器（卫星、飞机）姿态、惯性和部件（感器、操纵系统）的定传位精度试验和仿真研究，转台长３Ｉ．ｍ，宽２Ｉ．ｍ，仅其外框部分长为２６．ｍ，宽为１７．ｍ。机械部分由德国ＭＢ公司设计加工，为国内最大、加工精度最高的Ｂ卧式转台。其主要试验指标要求：定位精度０３ ” ．６，动态频响２ｚ（Ｈ要求是一。３相移和幅值误差小于３％的一０相移指标对应的频带为２ｚ，低速性能１叫９。Ｈ）Ｏ（）ｓ。／，这些指标要求在目前国内同类型转台中是最高的。
ＤｅｉｎａｄＡｎｌｓｓｏｒｅＴｒｅ —ａｉｅｔｏｙｒｕｉｅｖｉｕａｏ ’ ｓｇｎａｙｉｆＬａｇｈｅｘｓＥｌｃｒｈｄａｃＳｒｏＳｍｌｔｒＳｌＭｅｓｒｍｅｔＳｓｅａｕｅｎｙｔｍ

三轴虚拟仿真转台系统设计及实现

三轴虚拟仿真转台系统设计及实现
刘正华;尔联洁;刘金琨;徐春梅
【期刊名称】《计算机工程与应用》
【年(卷),期】2003(039)015
【摘要】该文主要采用虚拟样机技术,利用ADAMS软件实现三轴虚拟仿真转台系统的开发设计.该系统通过机械模型调用接口,将转台零件图形库调入软件平台实现模型装配;再通过ADAMS与MATLAB软件之间的仿真接口,将控制器调入转台样机;最终实现机械模型和控制方法的联合仿真分析,获得虚拟转台的特性,包括样机传函和三框运行动静态精度等特性状况.
【总页数】3页(P27-29)
【作者】刘正华;尔联洁;刘金琨;徐春梅
【作者单位】北京航空航天大学自动化科学与电器工程学院,北京,100083;北京航空航天大学自动化科学与电器工程学院,北京,100083;北京航空航天大学自动化科学与电器工程学院,北京,100083;北京航空航天大学自动化科学与电器工程学院,北京,100083
【正文语种】中文
【中图分类】TP273;TP391
【相关文献】
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三轴伺服移动平台控制系统的设计

金华职业技术学院J I N H U A P O L Y T E C H N I C毕业教学环节成果（2014届）题目三轴伺服移动平台控制系统的设计学院信息工程学院专业电气自动化班级自动化111学号201131010350102姓名指导教师2014年5月30日金华职业技术学院毕业教学成果目录摘要 (3)英文摘要 (3)引言 (4)1 三轴伺服移动平台控制系统简介 (5)2 控制系统结构及工作原理................................. 错误!未定义书签。

3 主要器件选型 (6)3.1 可编程控制器的选型 (7)3.2 触摸屏的选型 (7)4 I/O口分配表 ........................................... 错误!未定义书签。

5 控制系统电路设计 (8)5.1 PLC外围接线图 (8)5.2 伺服电机控制电路图 ............................... 错误!未定义书签。

5.3 横移电机控制电路图 ............................... 错误!未定义书签。

6传感器................................................. 错误!未定义书签。

6.1 左右移动位置传感器 ............................... 错误!未定义书签。

6.2上下移动位置传感器................................ 错误!未定义书签。

6.3 车位检查传感器 ................................... 错误!未定义书签。

7安装................................................... 错误!未定义书签。

7.1控制系统接线图 (9)7.2 控制柜电气元件布局图 ............................. 错误!未定义书签。

毕业设计（论文）-三轴雷达仿真转台机械结构设计（含全套CAD图纸）

全套CAD图纸，联系153893706第1章绪论1.1 课题背景远古时代，人类的祖先面对着充满神秘色彩的天空，编织出许多美丽、动人的神话、传说故事。

这些故事经过无数代人的流传，便真有了冒险者，不惜生命代价尝试原始的飞行探险。

1903年12月17日，莱特兄弟第一架动力飞机的试飞成功，使人类飞行的梦想变为现实。

但是人类并没有为此而满足，他们将眼光瞄准了更遥远的宇宙空间。

1926年3月16日，美国人戈达德制成了世界首枚液体火箭。

1957年苏联卫星首次进入太空。

1969年7月20日，阿波罗11号飞船登月成功。

1981年4月12日，世界上第一架航天飞机哥伦比亚号发射。

从此人类进入了宇宙探险时代。

最早，飞行器上天之前要用许多实物进行实验研究，这样不仅造成许多财力、物力、和人力的浪费，而且有限的实验所获得的规律也不是十分的准确，其中存在很大的偶然性。

随着人类航天活动的越来越频繁，对设备的可靠性及经济性的要求也越来越高。

尤其是近几年来几次重大的航天飞行事故促使人们对以往的实验手段进行了深刻的反省，开始了仿真测试设备的研究，仿真转台就是在这样的背景下产生和发展起来的。

二十世纪七十年代后，计算机尤其是数字计算机的发展为仿真技术提供了更高的技术基础。

现在仿真转台已应用到航空、航天设备的研制和测试的各个环节。

1.2 仿真转台的国内外发展状况1.2.1 国外仿真转台的发展状况美国是世界上最早研制和使用转台的国家，它的第一台转台于1945年诞生于麻省理工学院。

从那时起直到现在，美国的转台研制和使用，无论在数量、种类，还是在精度和自动化程度上都居于世界领先水平，代表了当今世界转台的发展水平和方向。

此外，英、法、德、俄等国也投入了大量的人力、财力进行仿真转台的研究。

但是以美国最为典型，下面主要以美国的转台研究和发展为例进行介绍。

回顾美国转台的发展过程，大体可以分为以下几个阶段：第一阶段的主要标志：用机械轴承支撑台轴，轴的驱动采用交流力矩电机。

三轴仿真转台设计及动力学研究的开题报告

三轴仿真转台设计及动力学研究的开题报告
一、选题的背景和目的：
随着现代科技的快速发展，仿真技术在工程设计、现场应用、教育培训等领域发挥着
越来越重要的作用。

三轴仿真转台作为一种常见的机电设备，广泛应用于天文、航空、航天等领域的测试和实验中。

本课题旨在设计一种新型的三轴仿真转台，并进行动力
学研究，为实验和测试提供更加准确、高效和稳定的技术支持。

二、研究内容和方法：
1. 设计新型三轴仿真转台：
本课题将设计一种新型的三轴仿真转台，该转台将采用柔性连接技术，增加制动装置
和传感器，提高其稳定性和可靠性。

同时，针对不同领域的应用需求，改变转台的尺寸、载重量等参数。

2. 进行动力学研究：
利用MATLAB软件对设计的新型三轴仿真转台进行动力学仿真分析，主要包括静态力学、动态力学、运动学等方面的研究。

通过研究转台的运动轨迹、加速度、角速度等
参数，评估其性能和稳定性，提出改善措施。

三、研究意义和预期成果：
1. 研究意义：
通过设计新型三轴仿真转台，提高其稳定性和可靠性，为测试和实验提供更加准确、
高效和稳定的技术支持。

同时，研究其动力学特性，掌握其运动状态，为优化控制提
供可靠的理论支持。

2. 预期成果：
设计出一种新型的三轴仿真转台，能够满足不同领域的测试和实验需求。

通过动力学
研究，掌握其运动状态和特性，提高其控制精度和稳定性。

同时，为进一步对仿真技
术进行研究和应用提供可行性和可靠性的技术支持。

单神经元PID的三轴转台控制系统设计

图２单神经元自适应ＰＤ控制结构Ｉ
收稿日期：０１０ —４２１－３１
作者简介：临伟（９９）男，族，西上饶人，教授，汪１６一，汉江副硕士，要从事机电设备控制教学和科研工作。主
（以下称ｘ轴）实现绕自身轴线回转，仰轴（俯以下称
Ｙ轴）现上下方向的运动，位轴（实方以下称ｚ轴）实现左右方向的运动。由于运动方式只要求角度定位控
制，这三个方向的运动不会有耦合。上位机通过Ｒ一Ｓ４２串行通讯接口与三个轴的控制器通讯，而对控２从
器件的仿真、试结果，调因此，三轴转台的控制系统设计往往决定了转台的质量。对转台系统的控制，目前大多数采用的是常规ＰＤ控制器。这类控制器算法简Ｉ
的参数不一样。它们均采用角度反馈作为基本控制回路，实现精密位置控制功能，个轴的控制系统功能框每
１引言
三轴转台的三个轴的驱动分别由相应的控制器进行控
制，三个轴的驱动控制系统形式一致，这只是个别器件
三轴转台是检测和评价惯性导航与制导系统的主要测试设备，能够模拟出飞行器或者舰船的航向和位
置信息。三轴转台的控制精度直接影响了被测系统或
２１０１年第５期
液压与气动

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辉
葫芦岛１５０）２０１
摘
要
做为一种用于特定研究目的的试验和测量系统，三轴转台存在着内部和外部各种各样的误差因素。文章针对
主要误差源之一的三轴转台控制系统进行校正，并对校正后的系统做计算机仿真，有效提高了系统精度，满足了模拟试验需
求。
关键词
ｔｅｗｏｋｒｑｉｅｅｔｈｒｅｕｒｍｎ．Ｋｅｏｄｔｒｅａｉｕｎａｌ，ｃｎｒ１ｓｓｅ，ｃｍｐｔｒｅｌｔｎｙＷｒｓｈｅ－ｘｓｔｒｔｂｅｏｔｏｙｔｍｏｕｅｍｕａｉｏＣｌｓｍｂｒＴＰ１ａｓＮｌｅ３
ｇ／为电气时间常数。ｒ转台伺服系统的被控对象比较复杂，果把如诸如摩擦、力矩干扰等对控制不利的问题都集中到位置环来解决，很难实现要求的性能指标。则
＊
收稿日期：０９年１２０２月１７日，回日期：００１月２日修２１年０
响应输人信号的快速性，提高系统的频带宽度，可
以加快系统的响应速度；对数字测角装置应有足够快的反应速度，并对
其中一（）（ｒ・／Ｋ・）Ｋ为机电时间常数，一
采取相应措施尽可能的消除各类误差源，进行模是拟试验研究过程中十分重要的环节，于提高转台对精度具有十分重要的意义。通过分析三轴转台的结构原理，并经过具体的
ＤｕＨｕｉ
（ｉ９，Ｎｏ９９１ＴｒｏｓｏＡ，Ｈｕｕａ１５０）Ｕｎｔ５．２４ｏｐｆＰＬｌｄｏ２０１
ＡｂｔａｔＡｓａｋｎｆｔｓｎｅｓｒｑｉｍｅｔｆｒｓｅｉｌｒｓａｃｓｒｃｉｄｏｅｔｄｍａｕｅｅｕｐｎｏｐｃａｅｅｒｈ，ｔｅｅａｅｖｒｓｉｎｒａｄｏｔｒｅｒｆｃｏｓｉａｈｒｒａｉｕｎｅｎｕｅｒａｔｒｎｏ
ｓｓｅｉｆｃｉｅｙｉｐｏｅｈｏｇｏｕｅｍｕａｉｎｆｒｔｅｃｒｅｔｄｃｎｒｌｙｔｍｍｅｅｔｌｒｖｄｔｒｕｈｃｍｐｔｒｅｌｔｏｈｏｒｃｅｏｔｏｓｅｓｖｍｏｓｅｔｒｅａｉｕｎａｌａｉｉｓｅ
了模拟试验需求。
等信息，录取被试装备摇摆角信息，理出被试并处装备摇摆角误差，主要用于保障新型导航装备鉴定试验和天文测量设备等的标校、度检测及模拟训精
练等。
２三轴台控制系统的校正
根据选用电机的参数，用常用的直流无刷电采
机的带载模型，其传递函数如下：
Ｗ（一Ｓ）ＫＵ（（ｓ１・（ｅ＋１Ｓ）＋）ｒＳ）
作为一个用于特定研究目的的试验和测量系统，三轴转台存在着内部和外部各种各样的误差因
素。深入研究和分析系统中内在和外在的误差因素及其关系，出影响试验结果的主要误差源，找并
ｔｒｅａｉｔｒｔｂｅｈａｅｏｒｓｓｈｏｔｏｓｓｅｗｈｃｓｏｅｏｈｊｒｅｒｆｃｒ．Ａｎｈｃｕａｙｏｈｈｅ－ｘｓｕｎａｌ．Ｔｅｐｐｒｃｒｅｔｔｅｃｎｒｌｙｔｍｉｉｎｆｔｅｍａｒａｔｓｈｏｏｄｔｅａｕｒｃｆｔｅ
总第１１９期２１年第５００期
舰船电子工程
ＳｉｅｔｏｉｎｉｅｒｎｈｐＥｌｃｒｎｃＥｇｎｅｉｇ
Ｖｏ－ＯＮｏ５ｌ３．
１９６
三轴转台控制系统校正与仿真设计
杜
（２４队９分队９９１部５
作者简介：杜辉，，男硕士，工程师，研究方向：天文导航。
１Ｏ７
杜
辉：三轴转台控制系统校正与仿真设计
总第１１９期
因此，位置环设计之前对系统进行调整。调整在
的方法就是在系统中引入速度闭环，过反馈通通道来改善对象的动、态特性，加内环刚度，静增提高抑制干扰的能力。所以在转台控制系统中除了位置环以外还引入了电流闭环和速度闭环。
ｌ引言
某型三轴转台通过模拟舰船海上动态环境，实
时测量试验台基准台面横摇、纵摇和艏摇的摇摆角
摇摆试验，以看出，约模拟试验精度的主要原可制因在于转台控制系统的精度。本文通过对三轴转台控制系统进行校正，效提高了精度，本满足有基
三轴转台；控制系统；计算机仿真
Ｔ１Ｐ３
中图分类号
ＣｏｒｃｉｇａｄＥｍｕａｉｎＤｅｉｎｏｒｅｔｎｎｌｔｏｓｇｆＴｈｒｅａｉｕｎａｌｎｒｌＳｓｅｅ — ｘｓＴｒｔｂｅＣｔｏｙｔｍｏ