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

1、轉(zhuǎn)臺(tái)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(tái)是為航天用傾角傳感器提供標(biāo)準(zhǔn)位置量的設(shè)備。本文通過(guò)分析單軸轉(zhuǎn)臺(tái)位置控制設(shè)備的技術(shù)指標(biāo),對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)的電控部分進(jìn)行了總體設(shè)計(jì),給出了系統(tǒng)框圖,框圖中將位置轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)分為兩個(gè)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(tái)的目標(biāo)角位置,設(shè)定量以脈沖控制的方式發(fā)送到伺服部分進(jìn)行電機(jī)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(jì),并以微控制器虛擬伺服部分進(jìn)行了調(diào)試。結(jié)果表明,設(shè)定

2、部分的設(shè)計(jì)滿(mǎn)足任務(wù)要求。
　　伺服部分通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)位置常用的控制方法進(jìn)行了對(duì)比分析,最終選用了復(fù)合控制。根據(jù)無(wú)刷直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)特點(diǎn),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(duì)系統(tǒng)相關(guān)器件進(jìn)行了選型。文中建立了無(wú)刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型,通過(guò)將各個(gè)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(tái)的速度無(wú)驟變、位置無(wú)超調(diào)為原則,通過(guò)“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(tái)是II型系統(tǒng),在階躍、斜坡信號(hào)作用下系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為零;在加速度信號(hào)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(kāi)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(kāi)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