單軸轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)位置精確控制設(shè)備研制.pdf

1、轉(zhuǎn)臺設(shè)備在航空航天領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用,本文所研制的單軸轉(zhuǎn)臺是為航天用傾角傳感器提供標準位置量的設(shè)備。本文通過分析單軸轉(zhuǎn)臺位置控制設(shè)備的技術(shù)指標,對轉(zhuǎn)臺的電控部分進行了總體設(shè)計,給出了系統(tǒng)框圖,框圖中將位置轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)分為兩個組成部分:設(shè)定部分與伺服部分。
　　設(shè)定部分用以設(shè)置轉(zhuǎn)臺的目標角位置,設(shè)定量以脈沖控制的方式發(fā)送到伺服部分進行電機的伺服控制。系統(tǒng)設(shè)定部分給出了具體的軟硬件設(shè)計,并以微控制器虛擬伺服部分進行了調(diào)試。結(jié)果表明,設(shè)定

2、部分的設(shè)計滿足任務(wù)要求。
　　伺服部分通過對轉(zhuǎn)臺位置常用的控制方法進行了對比分析,最終選用了復(fù)合控制。根據(jù)無刷直流電機的驅(qū)動特點,確定了前饋控制與電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)“三環(huán)”閉環(huán)控制相結(jié)合的復(fù)合控制策略。并以控制策略為指導(dǎo)對系統(tǒng)相關(guān)器件進行了選型。文中建立了無刷直流電機的數(shù)學(xué)模型,通過將各個控制環(huán)路等效,最終建立了系統(tǒng)的“三環(huán)”閉環(huán)控制模型,并以轉(zhuǎn)臺的速度無驟變、位置無超調(diào)為原則,通過“三環(huán)”閉環(huán)控制模型的simulink仿真,

3、試湊得到系統(tǒng)的控制參數(shù)。
　　建立的“三環(huán)”閉環(huán)控制模型表明,單軸位置轉(zhuǎn)臺是II型系統(tǒng),在階躍、斜坡信號作用下系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為零;在加速度信號的作用下,如果以系統(tǒng)的穩(wěn)定性為前提設(shè)置較高的開環(huán)增益,可以將穩(wěn)態(tài)誤差控制在所允許的范圍之內(nèi)。將整定的控制參數(shù)帶回到模型中得到系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù),繪制的波特圖表明系統(tǒng)具有很高的穩(wěn)定性。
　　基于不變性原理在“三環(huán)”閉環(huán)控制的基礎(chǔ)上加入速度的前饋控制,仿真結(jié)果表明速度前饋通道的加入既不影響系