四軸轉(zhuǎn)動(dòng)框架空間姿態(tài)控制及誤差補(bǔ)償.pdf

1、船舶在海上航行過程中，受到風(fēng)浪的影響，船舶的姿態(tài)隨時(shí)都在變化，這些影響因素會(huì)使衛(wèi)星天線的接收效果下降，甚至與衛(wèi)星失去聯(lián)系。本文以四軸框架為研究對(duì)象，結(jié)合船舶航行的現(xiàn)實(shí)情況，對(duì)四軸框架的控制算法進(jìn)行研究，并對(duì)影響框架穩(wěn)定精度的摩擦因素進(jìn)行分析，提出了一種四軸框架的誤差補(bǔ)償算法，最后設(shè)計(jì)出本文提到的四軸轉(zhuǎn)動(dòng)框架平臺(tái)。
　　本論文主要完成的工作如下：
　　首先，根據(jù)四軸框架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，由內(nèi)框架到外框架分別對(duì)其建模，并對(duì)動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)

2、行分析，最后建立四軸框架的綜合系統(tǒng)模型。由于四軸框架的相臨軸正交，所以交叉軸之間有很大的耦合關(guān)系，設(shè)計(jì)了基于李亞普諾夫函數(shù)的解耦方法，用 MATLAB仿真進(jìn)行驗(yàn)證。
　　其次，根據(jù)四軸轉(zhuǎn)動(dòng)框架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)其運(yùn)動(dòng)學(xué)特性進(jìn)行分析，提出了三軸聯(lián)動(dòng)的姿態(tài)解算方法和四軸聯(lián)動(dòng)的姿態(tài)解算方法，并對(duì)兩種方法進(jìn)行了仿真比較?；谒妮S轉(zhuǎn)動(dòng)框架的設(shè)計(jì)方案，對(duì)元件進(jìn)行選型。
　　再次，對(duì)本系統(tǒng)誤差進(jìn)行分析，以方位軸子系統(tǒng)為例，重點(diǎn)分析了摩擦對(duì)系統(tǒng)低

3、速特性和位置跟蹤特性的影響，設(shè)計(jì)一種基于摩擦模型的摩擦前饋補(bǔ)償算法，并對(duì)摩擦補(bǔ)償效果進(jìn)行分析。
　　然后，根據(jù)上述的解耦之后的子系統(tǒng)和推導(dǎo)出的每個(gè)軸應(yīng)該轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，對(duì)控制算法進(jìn)行研究，主要研究了模糊PID控制和滑模控制，分析對(duì)比控制效果。通過simulink仿真實(shí)驗(yàn)箱分別為以上設(shè)計(jì)的兩種先進(jìn)算法同傳統(tǒng)PID控制算法進(jìn)行在線仿真比較，說明先進(jìn)PID控制算法在本次設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)中的優(yōu)良性能。
　　最后，四軸轉(zhuǎn)動(dòng)框架的軟硬件實(shí)現(xiàn)，