復(fù)合臺(tái)精密離心機(jī)控制系統(tǒng)研究.pdf

1、采用振動(dòng)臺(tái)與離心機(jī)復(fù)合的結(jié)構(gòu)形式構(gòu)成試驗(yàn)系統(tǒng)來(lái)模擬飛行器發(fā)射段或再入段過(guò)程中的過(guò)載與振動(dòng)的復(fù)雜動(dòng)態(tài)環(huán)境，這種復(fù)合形式的設(shè)備能夠提供更為真實(shí)的環(huán)境狀況，同時(shí)也能揭示某些地面實(shí)驗(yàn)中難以暴露出來(lái)的但在飛行或者發(fā)射過(guò)程中的確能夠發(fā)生的復(fù)雜狀態(tài)和破壞情況。模擬這種復(fù)雜的動(dòng)態(tài)環(huán)境有助于提高對(duì)復(fù)雜動(dòng)態(tài)環(huán)境的認(rèn)識(shí)，建立精確的誤差系數(shù)，提高慣性儀表的測(cè)量精度，提高研究能力和研究手段，實(shí)現(xiàn)研究的天地一致性。
　　本課題主要研究復(fù)合臺(tái)離心機(jī)在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中

2、的精密測(cè)量與控制的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，如離心機(jī)的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式、角位置的精確測(cè)量、基于 DSP的嵌入式控制器設(shè)計(jì)、上下位計(jì)算機(jī)的實(shí)時(shí)通訊問(wèn)題、系統(tǒng)仿真試驗(yàn)分析、離心機(jī)控制系統(tǒng)軟件、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與在實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)臺(tái)上的調(diào)試問(wèn)題以及離心機(jī)周期擾動(dòng)的特點(diǎn)和抑制周期性干擾的控制策略等問(wèn)題。
　　離心機(jī)控制系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)嵌入式控制器為目標(biāo)，深入研究了基于DSP和FPGA等組成的實(shí)時(shí)控制器，在實(shí)施過(guò)程中所涉及的設(shè)計(jì)、調(diào)試、閉環(huán)模擬系統(tǒng)驗(yàn)證、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)等關(guān)鍵技術(shù)

3、問(wèn)題。針對(duì)包括離心機(jī)角位置測(cè)量元件、主控制器、上位機(jī)通訊模塊、DA轉(zhuǎn)換模塊、閉環(huán)模擬系統(tǒng)驗(yàn)證，電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器等幾個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)模塊展開(kāi)了研究工作。
　　對(duì)離心機(jī)被控對(duì)象進(jìn)行了建模，針對(duì)離心機(jī)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)相位裕度小、復(fù)合臺(tái)機(jī)械諧振頻率低、系統(tǒng)帶寬設(shè)計(jì)受到限制等關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了研究，設(shè)計(jì)了超前校正控制器，進(jìn)行了離心機(jī)系統(tǒng)仿真試驗(yàn)分析。并在實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)臺(tái)上對(duì)離心機(jī)控制系統(tǒng)的進(jìn)行了調(diào)試和閉環(huán)頻率特性測(cè)試。針對(duì)實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)臺(tái)調(diào)試過(guò)程中存在的系統(tǒng)的帶寬偏高、諧

4、振峰值較大、中低頻段系統(tǒng)剛度較軟等問(wèn)題進(jìn)行了研究并提出了解決方案，并在實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)上進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)，為復(fù)合臺(tái)離心機(jī)的工程實(shí)現(xiàn)做好了準(zhǔn)備。
　　控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)研究了如何將之前設(shè)計(jì)的校正控制器進(jìn)行算法實(shí)現(xiàn)，并實(shí)現(xiàn)了離心機(jī)控制系統(tǒng)的精密定速、定位功能。離心機(jī)控制系統(tǒng)以工業(yè)控制計(jì)算機(jī)為上位機(jī)，在上位機(jī)上編寫(xiě)了控制界面，實(shí)現(xiàn)了對(duì)下位計(jì)算機(jī)的實(shí)時(shí)檢測(cè)與控制，并完成了人機(jī)交互和復(fù)合臺(tái)系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理等監(jiān)控任務(wù)。嵌入式控制器FPGA模塊實(shí)現(xiàn)了精確的角位