機(jī)電式高精度快速調(diào)平系統(tǒng)控制研究.pdf

1、隨著科技的進(jìn)步，人們對調(diào)平系統(tǒng)的精度和速度要求也是越來越高。機(jī)電式調(diào)平系統(tǒng)因其固有的自鎖和連續(xù)傳動等特點(diǎn)使其調(diào)平精度和調(diào)平后的靜態(tài)精度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于目前廣泛應(yīng)用的液壓式調(diào)平系統(tǒng)。相對于液壓式調(diào)平系統(tǒng)，機(jī)電式調(diào)平系統(tǒng)的突出缺點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)笨重，功率密度低，調(diào)平速度相對較慢。所以機(jī)電式調(diào)平系統(tǒng)的簡便化與快速化便是其研究與發(fā)展的方向。
　　本文主要研究了應(yīng)用于高精度場合的機(jī)電式調(diào)平系統(tǒng)，分析了其調(diào)平性能和支撐結(jié)構(gòu)。通過研究模糊控制和滑模變結(jié)構(gòu)控

2、制，結(jié)合兩種控制方式的優(yōu)點(diǎn)提出了可以應(yīng)用于機(jī)電式調(diào)平系統(tǒng)的模糊Bang-Bang控制方法，提高了系統(tǒng)的調(diào)平速度，并降低了系統(tǒng)在切換線附近的抖振。最后設(shè)計(jì)了一套基于STM32的嵌入式控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了平臺的快速、穩(wěn)定和高精度調(diào)平。本文的研究內(nèi)容和創(chuàng)新工作概括如下:
　　1.研究了調(diào)平系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)，根據(jù)系統(tǒng)的性能要求選擇了支腿數(shù)量和支撐方式，研究了機(jī)電式調(diào)平系統(tǒng)中的動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)和轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)，并建立了各個(gè)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。研究了四點(diǎn)

3、式支撐系統(tǒng)所具有的9種傾斜模式，并給出了各種傾斜模式下支腿間的長度關(guān)系。介紹了應(yīng)用于調(diào)平系統(tǒng)的MEMS傾角傳感器及其數(shù)據(jù)傳送方式。最后結(jié)合各個(gè)機(jī)構(gòu)和調(diào)平系統(tǒng)的傾角模型，建立了整個(gè)機(jī)電式調(diào)平系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。
　　2.研究了Bang-Bang變結(jié)構(gòu)控制方法，提出可以應(yīng)用于機(jī)電式調(diào)平系統(tǒng)的Bang-Bang控制方法，使系統(tǒng)通過一次切換控制即可到達(dá)目標(biāo)位置，在此過程中電動機(jī)一直一最高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)且無調(diào)速過程，提高了系統(tǒng)的運(yùn)行速度，并從理論上進(jìn)

4、行了證明。仿真結(jié)果表明了該方法的快速性和有效性;研究了模糊控制理論，總結(jié)了可以應(yīng)用于電動機(jī)控制的四段式模糊規(guī)則設(shè)計(jì)方法，Simulink仿真結(jié)果表明了該方法的有效性;針對單純的Bang-Bang控制對非固定負(fù)荷系統(tǒng)適應(yīng)性差的缺點(diǎn)，提出了變切換線的控制方法。結(jié)合模糊控制的特點(diǎn)提出可以應(yīng)用于機(jī)電式調(diào)平系統(tǒng)的模糊Bang-Bang自適應(yīng)控制算法，系統(tǒng)中的模糊控制器根據(jù)負(fù)荷的大小動態(tài)的改變切換線系數(shù)，降低了系統(tǒng)的抖振，提高了系統(tǒng)對環(huán)境的適應(yīng)能力

5、。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法能夠明顯的提高系統(tǒng)對變化負(fù)載的自適應(yīng)能力。
　　3.根據(jù)系統(tǒng)需求采用STM32F103ZET6芯片設(shè)計(jì)了可以應(yīng)用模糊Bang-Bang控制的調(diào)平系統(tǒng)控制器，設(shè)計(jì)過程中充分考慮運(yùn)行過程中高電壓大電流環(huán)境下系統(tǒng)的抗干擾能力，采用隔離、負(fù)壓、阻容吸收、能量控制和合理走線的方式來提高抗干擾能力及系統(tǒng)的穩(wěn)定性;采用μC/OS操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)了系統(tǒng)調(diào)度任務(wù)和調(diào)度方式，提高了單片機(jī)對復(fù)雜系統(tǒng)的可控性。最后設(shè)計(jì)了適應(yīng)于STM3