角振动台控制系统设计与研究

作     者：肖磊 

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：2017年

学科分类：08[工学] 0835[工学-软件工程] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：角振动台 控制系统 自抗扰控制 DSP 

摘      要：角振动台是在动态条件下的测试惯性系统及惯性仪表重要设备,其主要用于测试由载体角振动造成的惯性仪表及系统的角振动整流误差。随着航天、航空等领域对惯性系统及惯性仪表高动态振动环境下测量精确度关注的提高,相应的要求角振动台具有更好的性能,角振动台性能决定了测试结果的准确性及可靠性。由于现在对惯性仪表及系统通常有较高带宽特性的要求,因而决定了角振动台需要具有很大的频带宽度,对角振动台控制器和控制算法的实际应用都是很大挑战。本文研究了角振动台系统的总体结构组成,主要元件的选型及其原理分析,同时建立了简化的控制系统动态方程,推导得出角振动台系统速度开环传递函数,并分析摩擦力矩、机械谐振等干扰因素对角振动台系统的影响。基于建立的数学模型及扰动分析,确立了以串级自抗扰作为实际系统的控制算法,设计了速度环、位置环自抗扰控制器。为便于在嵌入式运动控制器中实现,对控制算法简化,并进行了仿真分析。为了实现角振动台的高精度、快响应、宽频带的目的,需要控制器具有较高的采样频率,因此,设计了采用DSP结合FPGA结构的嵌入式运动控制器。并且将控制算法通过DSP来进行实现,最终在实际转台上分别应用自抗扰算法及PID算法,对实验数据进行分析比较验证自抗扰控制器设计的合理性及控制算法的可行性。