復合臺精密離心機控制方法研究與實現(xiàn).pdf

1、航空航天器常常需要在同時存在振動和線加速度的復合動態(tài)環(huán)境中工作，導航系統(tǒng)需要進行在這種復雜動態(tài)環(huán)境下的模擬實驗，采用精密離心機和電磁振動臺實現(xiàn)模擬實驗環(huán)境，可以發(fā)現(xiàn)在單獨環(huán)境實驗中不便測量的某些特性，有利于提高飛行器導航系統(tǒng)等設(shè)備的性能指標和使用可靠性。可以提高對復雜動態(tài)環(huán)境的認識，標定慣性元件的技術(shù)指標，建立精確的誤差系數(shù)。很大程度的增加飛行器導航系統(tǒng)可靠性，提升在地面模擬空天飛行過程的研究手段和對“天地一致性”的認知水平。本文以建立

2、理想的地面模擬過載與振動復合實驗環(huán)境為背景，對復合平臺的離心機控制方法與實現(xiàn)問題展開了研究。
　　課題從精密離心機系統(tǒng)運行時存在的波動力矩入手分析，通過研究精密離心機整體結(jié)構(gòu)，解釋了系統(tǒng)存在的不平衡形式，并總結(jié)歸納出系統(tǒng)高速轉(zhuǎn)動中存在動不平衡引起的振動，為系統(tǒng)波動力矩的原因之一。設(shè)計了動平衡實現(xiàn)的方案，理論分析與計算了方案實施的可行性。設(shè)計了不平衡量的測試系統(tǒng)，包括測量面的選擇，測試系統(tǒng)硬件設(shè)計與軟件編程。闡述了旋轉(zhuǎn)軸不圓度對不平

3、衡測試的影響，并測試了轉(zhuǎn)軸測試面處不圓度，給出了精確的數(shù)據(jù)。第二，分析了無刷直流電機的力矩波動問題，確定了電磁波動力矩與電機極對數(shù)和系統(tǒng)轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系?？偨Y(jié)為系統(tǒng)的波動力矩為與系統(tǒng)轉(zhuǎn)速相關(guān)的周期性信號。
　　針對周期的干擾力矩，引出了重復控制理論應(yīng)用的必要性，介紹了重復控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，分析了其性能指標，給出重復控制器設(shè)計方法。對復合臺精密離心機建模仿真，設(shè)計經(jīng)典控制器的基礎(chǔ)上，加入設(shè)計的重復控制器，分別在連續(xù)域與離散域仿真得到其對

4、周期干擾信號的抑制效果。針對離散內(nèi)模延時不能延時小數(shù)周期的問題，提出一種基于線性插值法的數(shù)字低通濾波器的重復控制器，并仿真驗證了其控制效果。
　　對復合臺離心機系統(tǒng)的控制與實現(xiàn)中關(guān)鍵問題進行了設(shè)計與研究工作，包括DSP與FPGA組成的嵌入式數(shù)字控制器設(shè)計與硬件調(diào)試、軟件編寫工作，D/A轉(zhuǎn)換電路板調(diào)試工作，光柵測角系統(tǒng)的電路設(shè)計與調(diào)試。對DSP控制器編程，上位機人機交互界面編程，實現(xiàn)了精密離心機的閉環(huán)控制，并經(jīng)過調(diào)試達到了一定的性能