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

1、三軸搖擺臺(tái)是集機(jī)械技術(shù)、傳感器檢測(cè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等于一體的高性能綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)備。作為設(shè)備測(cè)試仿真領(lǐng)域中關(guān)鍵設(shè)備，三軸搖擺臺(tái)在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中起到重要作用，其性能直接關(guān)系到實(shí)驗(yàn)和測(cè)試結(jié)果的可靠程度。目前，搖擺臺(tái)性能正向著更高的精度、更多功能、更加自動(dòng)化的方向發(fā)展，這就對(duì)其控制系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)提出了更高的要求。本文以公司“船載動(dòng)中通衛(wèi)星天線系統(tǒng)”項(xiàng)目研發(fā)需求為背景，主要設(shè)計(jì)了基于STM32F407ZGT6和無(wú)刷直流電機(jī)的三軸搖擺臺(tái)伺服

2、控制系統(tǒng)，并對(duì)齒隙的非線性問(wèn)題進(jìn)行理論分析研究，結(jié)合其特性給出了一種提高搖擺臺(tái)精度的控制策略。該研究工作對(duì)三軸轉(zhuǎn)臺(tái)控制方法的設(shè)計(jì)，以及提高轉(zhuǎn)臺(tái)控制系統(tǒng)的整體性能具有實(shí)際的工程應(yīng)用價(jià)值。
　　本文首先結(jié)合三軸搖擺臺(tái)技術(shù)指標(biāo)、各部分的組成及系統(tǒng)的工作原理，設(shè)計(jì)了經(jīng)典的三軸框架結(jié)構(gòu)并簡(jiǎn)單介紹系統(tǒng)控制策略及工程實(shí)現(xiàn)方法。接下來(lái)介紹伺服控制系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)，其中包括主控芯片選型，傳感器使用，無(wú)刷直流電機(jī)選型及驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)等。然后根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特性用

3、解析法經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)推導(dǎo)建立了系統(tǒng)的模型，在MATLAB軟件上進(jìn)行仿真，進(jìn)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(fù)反饋控制策略，根據(jù)編碼器位置信息實(shí)時(shí)調(diào)整輸出轉(zhuǎn)速，測(cè)試結(jié)果表明此方法可以實(shí)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(yùn)行時(shí)采用常規(guī)PID控制，使系統(tǒng)輸出響應(yīng)跟隨給定目標(biāo)值變化;在齒隙空程階段采取時(shí)間最優(yōu)控制，使減速器輸入軸快速通過(guò)齒隙