大范围平动及动态调平仿真台的电气系统设计与研究

摘要

气浮台在航天史有着重要的地位，从开始研究到现在有超过50年的历史了，气浮台一般都按自由度分类，包括主要做卫星姿态仿真的三自由度气浮台，还可以做交会对接的五自由度气浮台等，但是很难进行长距离平动实验。因此本文针对这一个关键技术进行研究，即大范围平动及动态调平实验台。
　　实验台分两个主要部分，第一个部分负责大范围平动，采用的是气足和全向轮的组合，气足主要负责支撑部分重量，全向轮负责全向移动，第二个部分负责动态调平，采用音圈电机进行调平，采用了由CCD组成的倾角采集系统进行水平角度的测量，然后通过无线串口发给工控机负责控制音圈电机的位移，从而达到调平的目的。
　　为了完成上面两个主要的部分，经过计算，完成了主要执行器和传感器以及控制板卡的选型，并对全向轮和上平台进行了运动学建模，从而根据指令进行控制。并对调平系统中主要的执行器音圈电机进行建模，并对其进行电流环和速度环的仿真，并采用神经网络的自适应PID对电流环进行校正，校正后的效果良好，最后针对系统进行仿真，并验证了系统抑制质心偏移和地面平整度的干扰。
　　最后介绍了针对该实验台进行的软硬件设计与调试，包括水平倾角采集系统的硬件连接框图，系统的多线程程序设计，及2个主要板卡USB转CAN卡与同步控制卡的设计和CAN总线的调试，然后介绍了激光传感器及DA卡的程序设计，并测试了下WINDOWS的定时器精度。

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第1章 绪论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 气浮台系统研究现状

1.3 神经网络的研究现状

1.4 本文主要内容

第2章 大范围平动及动态调平仿真台的总体概述

2.1 引言

2.2 机械结构

2.3音圈电机计算

2.4底盘电机计算

2.5系统的硬件设计

2.6 本章小结

第3章 大范围平动及动态调平仿真台模型建立

3.1引言

3.2 全向轮底盘运动学建模

3.3 全向轮底盘运动学模型验证

3.4 三轴并联平台调平的运动学模型

3.5 水平倾角及位置测量系统

3.6 本章小结

第4章 大范围平动及动态调平仿真台仿真

4.1 引言

4.2 音圈电机的模型

4.3 音圈电机电流环仿真

4.4 直流电机速度电流双闭环仿真

4.5 基于神经网络的电流环PID校正

4.6 系统仿真

4.7 本章小结

第5章 大范围平动及动态调平仿真台系统调试

5.1 引言

5.2 Windows多线程编程

5.3 水平倾角采集系统的设计

5.4 激光传感器程序设计

5.5 DA卡及工控机定时器测试

5.5 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢