导引头伺服控制系统的设计与开发

摘要

本文以某导引头伺服控制系统研制项目为背景，在充分考虑了系统性能指标和功能需求的基础上，完成了伺服控制系统的总体设计，并根据总体设计，实现了以DSP为核心的控制器硬件电路设计和系统软件开发，最终完成了伺服控制系统的联试联调。同时，结合工程实践，针对导引头伺服控制系统的低速平稳性和可靠性问题进行了仿真分析和研究。本文主要完成了以下工作：
　　1.以伺服控制系统功能需求和技术指标为指导，经过研究论证，确立了以DSP为核心的伺服控制系统总体方案。根据负载计算和控制模块的功耗估算，完成了伺服系统主要元部件的选型。进而，完成了以DSP为核心的硬件控制电路设计，包括DSP配置电路、RS422接口电路、DI/DO电路、DA电路、SSI接口电路及电源电路，最后根据控制电路原理图完成了印制电路板的设计。
　　2.对伺服控制系统中采用的控制技术做了简要论述，根据选定的伺服控制系统主要元部件的相关参数，建立了伺服控制系统模型，进而利用simulink对闭环系统进行了仿真，经过反复试调，对系统PID控制器参数进行了校正，分析了系统的动态性能及稳态性能，为后续系统的调试环节做了理论性指导。同时，根据伺服系统仿真模型，结合工程实践，对反馈通道量化环节和轴系间力矩干扰对伺服系统低速平稳性的影响做了分析和研究，得出了相关结论。最后，结合项目需求，根据系统可靠性技术指标要求，完成了本伺服系统可靠性模型的建立和系统可靠性的分配及预计。
　　3.根据伺服控制系统的硬件电路，分析了伺服控制系统软件的接口配置和功能需求，完成了伺服系统软件的总体设计。伺服系统软件采用了模块化开发思想，实现了初始化模块、自检模块、编码器测角解算模块、通信模块、角度反馈模块、控制算法模块及功能模块的设计与开发。
　　4.完成了伺服控制系统调试过程，包括伺服系统的结构、主要元部件及控制器电路调试。在此基础上，根据系统的性能指标，进行了伺服系统联试联调，完成了伺服系统各功能的实现与技术指标的验证，最后配合完成了伺服系统的人工环境模拟试验，验收结果表明导引头伺服控制系统满足功能指标要求。
　　该导引头伺服控制系统已经通过了最终技术验收，投入了下一阶段导引头整机实验环节。

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第一章 绪论

1.1课题背景及研究意义

1.2国内外研究现状

1.3论文主要内容

第二章 导引头伺服控制系统总体设计

2.1功能及技术要求

2.2伺服控制系统总体设计

2.3伺服控制系统工作原理

2.4伺服控制系统硬件电路设计

2.5本章小结

第三章 导引头伺服控制系统关键技术研究

3.1伺服控制系统控制技术

3.2伺服控制系统仿真

3.3伺服系统低速平稳性研究

3.4伺服控制系统可靠性分析

3.5本章小结

第四章 导引头伺服控制系统软件开发

4.1伺服控制系统软件需求分析

4.2伺服控制系统软件的总体设计

4.3伺服控制系统软件模块化开发

4.4本章小结

第五章 导引头伺服控制系统联试联调

5.1伺服系统调试

5.2伺服系统联合调试

5.3伺服系统人工模拟环境试验

5.4本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

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