某型稳定平台伺服控制系统误差补偿技术研究

摘要

稳定平台是一种主动隔离设备，能够隔离载体姿态扰动对平台上搭载系统的影响。为隔离舰船等载体对武器系统姿态的扰动，本文研究了稳定平台伺服控制系统的关键技术。 稳定平台作为典型的机电一体化设备，在工作过程中受到多种误差源的干扰，文中设计了稳定平台控制系统硬件结构，详细分析了稳定平台控制误差产生的原因。为补偿稳定平台控制误差，文中首先分析建立了交流永磁同步电机数学模型和稳定平台运动学模型，并在此基础上建立稳定平台伺服控制系统模型。鉴于摩擦干扰力矩对稳定平台伺服控制精度影响较大，文中引入经典摩擦模型分析系统摩擦特性，设计了基于改进型扰动观测器的控制系统，补偿系统中因摩擦力矩干扰产生的控制误差，同时提高了控制系统对高频传感器测量噪声的抑制能力。通过simulink软件仿真、在系统半实物仿真和实物系统实验验证了补偿算法的有效性。为消除稳定平台姿态调整过程中定位抖动产生的系统控制误差，文中使用线性速度规划算法控制稳定平台运行速度，同时引入S型加减速控制算法。系统引入速度规划算法前后对比实验表明，引入速度规划算法，明显提高了稳定平台的控制精度和稳定性。

目录

声明

摘要

图表目录

1绪论

1．1课题研究背景和意义

1．2稳定平台研究现状

1．2．1国外研究现状

1．2．2国内研究现状

1．3伺服稳定平台摩擦补偿技术研究现状

1．4课题主要研究内容

2稳定平台伺服系统组成及误差分析

2．1稳定平台系统功能及设计指标

2．2稳定平台系统机械结构组成

2．3稳定平台伺服控制系统结构组成

2．3．1稳定平台伺服控制系统总体结构

2．3．2控制器选型

2．3．3伺服执行机构介绍

2．3．4姿态测量反馈系统

2．4稳定平台误差分析

2．4．1稳定平台误差产生原因

2．4．2误差解决措施

2．5本章小结

3稳定平台伺服控制系统数学模型

3．1 PMSM数学模型分析

3．2稳定平台运动学分析

3．3稳定平台控制系统模型建立及分析

3．4本章小结

4基于改进型DOB的稳定平台摩擦补偿控制

4．1摩擦模型建立

4．1．1改进型Dual摩擦模型

4．1．2经典Lugre摩擦模型

4．2基于经典DOB的稳定平台伺服控制系统设计

4．2．1经典扰动观测器原理

4．2．2基于经典DOB的稳定平台伺服控制系统设计

4．3基于改进型DOB的稳定平台伺服控制系统设计

4．3．1基于改进型DOB的稳定平台控制系统设计

4．3．2系统内部稳定性

4．4本章小结

5基于改进型DOB控制的系统实验

5．1基于simulink的软件仿真实验

5．2半实物仿真实验

5．2．1带惯量盘仿真实验

5．2．2电机对拖仿真实验

5．3系统实物实验

5．4本章小结

6稳定平台定位抖动抑制

6．1稳定平台定位抖动原因分析

6．2稳定平台速度规划分析与设计

6．2．1稳定平台速度规划

6．2．2 S型加减速

6．3抖动抑制实验

6．4本章小结

7结论

7．1论文总结

7．2研究展望

致谢

参考文献