基于二階滑模變結構濾波器的雙軸位置轉臺軌跡規(guī)劃研究.pdf

1、轉臺是運動仿真以及設備測試的重要試驗設備，在慣性敏感設備的設計、制造、使用和維護的全壽命等過程中，都需要轉臺參與其校準、可靠性和驗收鑒定等實驗。所以，研究開發(fā)高性能的轉臺對我國航天、航空、航海等軍事領域以及眾多民用領域的發(fā)展具有重大的科學研究意義和實際應用價值。
　　本文重點研究雙軸轉臺的點對點運動軌跡規(guī)劃算法。
　　為了研究轉臺的軌跡規(guī)劃算法，本文對實驗所用小型雙軸轉臺進行介紹并對所需的點對點運動軌跡規(guī)劃進行分析。本文使用

2、三相交流同步伺服電機作為轉臺的驅動電機，使用蝸輪蝸桿減速器來協調轉臺轉速要求與三相交流伺服電機轉速的差異。使用工控機和PCI接口板卡來搭建控制系統硬件。在Windows XP操作系統中編寫控制系統控制代碼。最后通過分析控制軟件中點對點運動的需求以及現有點對點運動軌跡規(guī)劃算法的不足，指明本文點對點運動軌跡規(guī)劃的研究方向。
　　針對雙軸轉臺運動過程中運動軌跡平滑無沖擊以及滿足一定的速度、加速度和力矩約束的要求，本文研究使用基于二階滑模

3、變結構濾波器的軌跡規(guī)劃算法來進行雙軸轉臺的時間最優(yōu)軌跡規(guī)劃算法，使其不僅滿足速度和加速度等運動學約束，而且滿足動力學約束。并通過仿真對沒有動力學約束的軌跡規(guī)劃算法和增加了動力學約束的軌跡規(guī)劃算法進行對比分析，驗證所研究算法的有效性。
　　針對某些情況下出現的輸出軌跡加速度抖振問題以及時間滯后開關引起的控制信號切換延遲問題，本文把相平面劃分為發(fā)生抖振的相平面原點附近區(qū)域和不發(fā)生抖振的遠離相平面原點的區(qū)域。在遠離相平面原點的區(qū)域，在第

4、三章所述非線性控制策略的基礎上，使用邊界層法改善相軌跡運動特性。在原點附近區(qū)域，設計新的線性控制策略消除抖振的影響。最后對這種方法的效果進行仿真分析。
　　通過實驗驗證本文所研究的基于二階滑模變結構濾波器的軌跡規(guī)劃算法的實際效果。本文使用最小二乘法對雙軸轉臺內外軸系的庫倫摩擦和粘滯摩擦系數進行辨識，并依此進行相應的轉動慣量辨識實驗，得出轉臺轉動慣量。本文分別進行轉臺T型加減速軌跡規(guī)劃實驗、S型加減速軌跡規(guī)劃實驗、二階滑模變結構濾波