加速度计轴向控制系统设计研究

摘要

本课题来源于航天惯性器件科研生产技术保障能力的需要。加速度计轴向控制系统设计是国防战略武器型号生产制造中的关键技术难题，研究工作涉及到控制理论、机械设计等多方面的知识，设计难度很大，解决该问题对于加快国防武器型号生产进度具有十分重大意义，同时弥补了国家科研生产的一项技术空白。
　　本课题对加速度计轴向控制系统进行了设计研究工作。该控制系统的控制器采用数字PID和单神经元PSD控制算法。PID控制器是按偏差的比例、积分和微分进行控制的一种自动控制器。其结构简单、易于工程实现、鲁棒性较强，但参数的整定比较困难，难以达到良好控制效果。针对此情况，又进行了单神经元自适应PSD（比例、求和、微分）控制算法的研究。基于单神经元自适应PSD控制算法是根据控制过程误差的几何特性建立性能指标。这种方法不需辨识对象的参数，只要在线检测对象的实际输出与期望输出，就可以形成自适应闭环控制系统。神经元具有自学习和适应性，特别是具有较强的鲁棒性。对比研究了两种控制器的鲁棒性和抗干扰性。单神经元自适应PSD控制效果、鲁棒性和抗干扰性较数字PID控制得好。最后对整个系统建立了仿真模型，并进行了仿真实验和研究，最终得到了令人满意的结果和有效的控制器参数。

目录

加速度计轴向控制系统设计研究

DESIGN RESEARCH ON CONTROL SYSTEM FORSPOOL-DIRECTION OF ACCELEROMETER

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1 课题来源

1.2 国内外发展现状

1.3 研究内容

第2章 机械结构设计

2.1 加速度计轴向控制要求

2.2 测试方案的确定

2.3 传感器的选用与关键零件的设计

2.4 本章小结

第3章 PID 控制算法

3.1 系统数学模型的建立

3.2 PID 控制简介

3.3 数字PID 控制的增量式算法

3.4 PID 控制参数的整定

3.5 PID 控制算法

3.6 本章小结

第4章 神经元自适应PSD 控制

4.1 神经网络结构和特性

4.2 神经网络控制

4.3 本章小结

第5章 系统仿真实验分析

5.1 PID 和PSD 控制曲线

5.2 PID 控制器参数对系统性能的影响

5.3 系统鲁棒性分析

5.4 系统抗干扰性分析

5.5 本章小结

第6章 软件设计

6.1 系统需求分析

6.2 系统功能实现

6.3 设计过程出现的问题及解决办法

6.4 本章小结

结 论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

致 谢

个人简历