机载光电平台低速及定位问题研究

摘要

机载光电平台伺服系统作为光电跟踪系统的硬件设备，在光电跟踪系统的研制中具有重要作用。平台伺服系统的位置精度和速度平稳性是光电跟踪系统设计中的重要指标。平台伺服系统的低速工作精度受到以摩擦力矩、电机波动力矩为主的扰动力矩的影响，而摩擦力矩和电动机波动力矩的减小又受到平台制造工艺水平的限制，因此对于平台伺服系统的低速特性以及抖动补偿的研究成为一项必要的研究内容。 本文首先对机载光电平台伺服系统的低速特性进行了分析，从理论上讨论了影响平台伺服系统低速性能的主要因素。在对系统进行了认真研究的基础上，建立了平台伺服系统的数学模型。同时对于组成系统的其它主要环节，也建立了相应的数学模型。 针对非线性摩擦对系统低速性能的影响，根据自适应控制理论，采用李雅普诺夫稳定理论，首先设计了基于库仑摩擦的模型参考自适应控制系统；考虑到平台伺服系统低速时工作在Stribeck区的真实情况，理论上综合出利用非线性Stribeck摩擦模型的自适应控制器，对系统进行了补偿研究。 最后，对于所采用的自适应控制算法进行补偿的效果进行了仿真研究，并与采用传统PID算法进行补偿的效果进行了比较。仿真结果表明，采用自适应控制算法进行的补偿，具有控制器设计简单、参数整定方便，且可以更为有效的抑制伺服系统在低速时的摩擦干扰，跟踪精度大幅提高的优点，完全满足光电平台控制系统低速时的控制需求。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1研究意义

1.2影响机载光电平台低速性能的因素

1.3机载光电平台低速补偿问题研究概况

1.3.1摩擦力矩补偿问题

1.3.2电机波动力矩补偿问题

1.4国内、外关于机载光电平台低速问题研究概况

1.4.1国外研究概况

1.4.2国内研究概况

1.5论文研究的主要内容

本章小结

第二章 平台伺服控制系统的硬件设计

2.1引言

2.2伺服控制器的选择

2.3电机驱动电路的设计

2.4光电编码器

2.5电机的选择

本章小结

第三章 机载光电平台系统数学模型的建立

3.1引言

3.2机载光电平台伺服系统数学模型

3.3 PWM驱动环节的数学模型

3.4低通滤波器的传递函数

3.5伺服平台摩擦模型辨识

3.5.1库仑摩擦力参数的辨识

3.5.2 Stribeck摩擦模型参数辨识

本章小结

第四章 模型参考自适应理论基础

4.1引言

4.2模型参考自适应控制系统(MRACS)

4.2.1并联模型参考自适应系统的数学模型

4.2.2模型参考自适应系统的设计要求

4.3基于李雅普诺夫稳定理论的MRAS

4.4一阶系统可调增益自适应律的设计

本章小结

第五章 伺服平台低速自适应补偿控制的研究

5.1引言

5.2基于非摩擦模型的摩擦补偿研究

5.3基于摩擦模型的摩擦补偿研究

5.4基于Stribeck摩擦模型的自适应控制研究

本章小结

第六章 系统仿真及结果分析

6.1引言

6.2三种摩擦补偿方法的仿真

6.2.1双PID摩擦补偿算法仿真

6.2.2基于库仑摩擦模型的摩擦补偿算法仿真

6.2.3基于Stribeck摩擦模型的摩擦补偿算法仿真

6.3仿真结果分析

本章小结

结论与展望

一、论文完成的主要研究工作

二、通过本文的研究可以得到以下结论

三、展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表论文