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陀螺稳定平台分数阶系统建模及控制方法研究
| 论文题名： | 陀螺稳定平台分数阶系统建模及控制方法研究 |
| 关键词： | 陀螺稳定平台;车载控制系统;分数阶控制器;永磁同步电机;参数整定 |
| 摘要： | 陀螺稳定平台能够消除载体运动对平台扰动的同时并实现跟踪功能，广泛应用于火炮、飞机、导弹等载体中，它可以克服车辆发动机振动带来的干扰以及稳定平台自身产生的扰动因素，在国防工业中具有重要的研究意义。本文研究并设计了一个基于陀螺稳定平台的车载控制系统，建立了稳定平台的分数阶模型，并利用分数阶控制器对稳定平台进行控制。主要工作内容如下： 首先，文章详细论述了分数阶微积分理论，对分数阶控制器的参数整定方法进行了分析，研究了分数阶算子的离散化和数值化实现方法。 然后，分析了双轴陀螺稳定平台的平台结构和工作原理，并且对陀螺仪、永磁同步电机等硬件设备进行了分析。建立了陀螺稳定平台系统的整体结构模型，并对其中的电流环、速度环进行了分析。电机是陀螺稳定平台的核心部分，本文利用系统辨识的方法建立了永磁同步电机的分数阶模型，并对系统中的电磁转矩、非线性摩擦力矩以及机械谐振进行理论分析。 最后，设计了电流控制器以及速度控制器的分数阶(FOPI)模型，利用增益鲁棒规则对控制器进行参数整定，对分数阶控制器进行离散化和数值化实现。并对系统进行了仿真分析，与传统的整数阶IOPI控制器进行了对比，发现采用分数阶FOPI控制器比整数阶IOPI控制器具有更好的动态性能、更强的鲁棒性以及抗干扰能力。 本文的创新点是：建立了陀螺稳定平台的分数阶模型，使之更接近真实模型，为以后的研究奠定了良好的基础。 |
| 作者： | 王凌欣 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 王春阳 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长春理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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