冗余控制在交流伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用.pdf

1、在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，隨著軍事技術(shù)的進(jìn)步以及戰(zhàn)爭(zhēng)模式的變化，對(duì)武器系統(tǒng)的可靠性要求越來越高，其中系統(tǒng)控制器部分的性能是影響武器可靠性的主要因素。為了提高火炮的性能，本文以火炮交流伺服系統(tǒng)為工程背景下，對(duì)炮控系統(tǒng)進(jìn)行了研究。針對(duì)炮控系統(tǒng)工作環(huán)境對(duì)交流伺服系統(tǒng)的高穩(wěn)定性和可靠性要求，單一的控制系統(tǒng)已經(jīng)難以滿足要求，采用了雙CPU的軟硬件冗余控制的方案，滿足炮控交流伺服系統(tǒng)在強(qiáng)干擾等情況下的調(diào)炮可靠性要求，具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　本論文主

2、要研究工作包含以下幾個(gè)方面:
　　首先，對(duì)冗余控制技術(shù)的工作原理和組成方式進(jìn)行詳細(xì)的研究分析，比較幾種冗余實(shí)現(xiàn)方式，分析其優(yōu)缺點(diǎn)。在此基礎(chǔ)，對(duì)雙CPU冗余實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行研究分析，確定采用“熱備份”冗余實(shí)現(xiàn)方式，并搭建其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。然后進(jìn)一步對(duì)冗余實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，包括時(shí)鐘同步技術(shù)、信息同步技術(shù)、故障檢測(cè)及冗余切換技術(shù)。
　　使用STM32F107VCT6作為控制器芯片，設(shè)計(jì)兩套硬件電路，形成雙CPU的硬件冗余方案。主系統(tǒng)和

3、備用系統(tǒng)間通過CAN進(jìn)行通信，運(yùn)用解析式的故障檢測(cè)方法對(duì)主系統(tǒng)和備用系統(tǒng)的輸出進(jìn)行實(shí)時(shí)比較，設(shè)定門限誤差值，超過門限誤差時(shí)，自動(dòng)進(jìn)行系統(tǒng)的熱切換，保證控制系統(tǒng)的穩(wěn)定和可靠。
　　然后，根據(jù)火炮交流伺服系統(tǒng)時(shí)變非線性特點(diǎn)，分別設(shè)計(jì)了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制算法和基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制算法，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)PID的三個(gè)控制參數(shù)Kp、Ki、Kd進(jìn)行調(diào)節(jié)，以改善控制效果。通過MATLAB仿真分析，得出基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制算法

4、具有更好的控制效果。為了保證了輸出信號(hào)的一致，主系統(tǒng)和備用系統(tǒng)都采用該控制算法。
　　最后，對(duì)冗余控制軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要有主程序模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、CPU同步模塊、故障檢測(cè)模塊、冗余切換模塊。通過交流伺服系統(tǒng)的半實(shí)物平臺(tái)實(shí)驗(yàn)，模擬故障情形，檢測(cè)兩個(gè)CPU模塊實(shí)時(shí)的輸出控制電壓值。發(fā)現(xiàn)當(dāng)主CPU模塊故障時(shí)，輸出值突變，從CPU模塊能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)到，并將輸出控制值切換到備用數(shù)值，繼續(xù)控制系統(tǒng)的正常工作。保證了系統(tǒng)在主模塊故障時(shí)，系統(tǒng)的可