转台速率平稳性的研究

作     者：赵美玲 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：曾庆双

授予年度：2013年

学科分类：08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 081105[工学-导航、制导与控制] 0804[工学-仪器科学与技术] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0811[工学-控制科学与工程] 

主      题：速率平稳性 转台伺服系统 MRAC CMAC 重复控制 软硬件设计 

摘      要：航空、航天与航海事业的发展程度体现着一个国家的科学技术水平;随着对三航的发展的高标准要求，也就要求惯性导航和制导系统提出了更高精度的要求标准，这也就对转台系统的工作精度和性能要求也越来越高。转台是标定和模拟惯导系统的关键设备，其整体性能的好坏决定了测试和标定的可信度与否。衡量转台整体性能的一项关键指标就是转台的速率特性（速率精度和速率平稳性）。而摩擦力矩、电机齿槽力矩波动、电磁干扰等因素的影响其速率平稳性的好坏。因此，从控制补偿的方向着手，削弱或消除这些因素对转台的影响，从而实现转台整体性能的提高，这将对三航事业的发展有着重要的价值。 本文首先介绍了转台控制系统，重点分析与研究了摩擦力矩和齿槽力矩这两大影响转台速率平稳性的主要因素，并分析研讨了摩擦力矩的补偿和齿槽力矩波动抑制的许多控制方法。 介绍了转台控制系统速率平稳性和速率精度的评估方法，及影响转台系统性能的三种主要因素。并针对最主要影响因素摩擦力矩和齿槽力矩进行分析，研讨其成因和会对转台速率平稳性造成的影响。 针对摩擦力矩扰动，深入分析了其产生的机理和对转台运行的影响。分别从传统PID的控制方法、基于固定摩擦模型补偿的控制方法和MRAC补偿这几种方法对摩擦力矩进行补偿控制。转台在MRAC补偿后，选取合适的控制律参数，从而达到在线实时补偿。并通过Lyapunov稳定性分析系统的稳定性。 针对齿槽力矩波动，深入分析了其成因和对转台运行的影响。利用CMAC在线实时性和重复控制对周期性波动有效抑制的特点，选用一种基于重复控制与CMAC的PID复合控制方案。 对转台控制系统的软硬件进行设计。介绍测角单元、控制器设计、控制软件的结构设计和运行平台的选择。