船載衛(wèi)星天線系統(tǒng)環(huán)境模擬三軸搖擺臺設(shè)計.pdf

1、三軸搖擺臺是集機械技術(shù)、傳感器檢測技術(shù)、計算機控制技術(shù)等于一體的高性能綜合實驗設(shè)備。作為設(shè)備測試仿真領(lǐng)域中關(guān)鍵設(shè)備，三軸搖擺臺在科學實驗中起到重要作用，其性能直接關(guān)系到實驗和測試結(jié)果的可靠程度。目前，搖擺臺性能正向著更高的精度、更多功能、更加自動化的方向發(fā)展，這就對其控制系統(tǒng)和機械系統(tǒng)的整體設(shè)計提出了更高的要求。本文以公司“船載動中通衛(wèi)星天線系統(tǒng)”項目研發(fā)需求為背景，主要設(shè)計了基于STM32F407ZGT6和無刷直流電機的三軸搖擺臺伺服

2、控制系統(tǒng)，并對齒隙的非線性問題進行理論分析研究，結(jié)合其特性給出了一種提高搖擺臺精度的控制策略。該研究工作對三軸轉(zhuǎn)臺控制方法的設(shè)計，以及提高轉(zhuǎn)臺控制系統(tǒng)的整體性能具有實際的工程應(yīng)用價值。
　　本文首先結(jié)合三軸搖擺臺技術(shù)指標、各部分的組成及系統(tǒng)的工作原理，設(shè)計了經(jīng)典的三軸框架結(jié)構(gòu)并簡單介紹系統(tǒng)控制策略及工程實現(xiàn)方法。接下來介紹伺服控制系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)，其中包括主控芯片選型，傳感器使用，無刷直流電機選型及驅(qū)動設(shè)計等。然后根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特性用

3、解析法經(jīng)過數(shù)學推導建立了系統(tǒng)的模型，在MATLAB軟件上進行仿真，進一步分析了減速器齒隙的非線性模型。本文以常規(guī)PID控制為基礎(chǔ)，采用了角速度誤差負反饋控制策略，根據(jù)編碼器位置信息實時調(diào)整輸出轉(zhuǎn)速，測試結(jié)果表明此方法可以實現(xiàn)系統(tǒng)相關(guān)功能，但在系統(tǒng)精度和跟隨性能方面還有待提高。本文還提出了采用最優(yōu)控制方法，在系齒隙部分穩(wěn)定運行時采用常規(guī)PID控制，使系統(tǒng)輸出響應(yīng)跟隨給定目標值變化;在齒隙空程階段采取時間最優(yōu)控制，使減速器輸入軸快速通過齒隙