详情

原文传递三自由度转台的控制与应用

论文题名：	三自由度转台的控制与应用
关键词：	三自由度转台;伺服系统;运动控制卡;控制精度
摘要：	本文以预研项目“船舶减摇控制研究”为应用背景，完成了三自由度转台的设计及控制。三自由度转台是在实验室环境下，再现船舶在海上的摇摆和运动的实验设备，可以在实验室的条件下，研究船舶减摇控制算法的可行性。它可以模拟船舶在水面上的横摇、纵摇及升沉三个自由度的运动，因此本课题的研究对于船舶减摇控制算法的研究具有重要的实用价值。研究了三自由度伺服转台系统的设计和实现，主要完成了系统总体方案的设计、硬件设计、软件设计和控制算法的设计和仿真。系统的总体方案设计：要实现高精度的转台控制系统，采用了当今比较流行的控制策略“PC+运动控制卡”的方法，实现了上位机、下位机分层的控制策略，充分利用了二者的优势——PC强大的逻辑判断能力、计算和信息处理能力：运动控制卡对电机的精确控制等，大大提高了系统的可靠性。硬件设计包括运动控制卡的选择、伺服电机的选择、位置检测装置的选择；运动控制回路的设计；以及电机与驱动器的连接调试。运动控制卡对转台实现位置的控制，将给定位置控制信号与转台的实际位置作差，根据算法将速度信号传递给电机驱动器，由它来控制电机的运行，最终实现了对转台位置的精确控制。软件设计包括两个部分，一个部分是基于MATLAB的转台位置信号的算法设计及数字仿真；第二个部分则是基于LabVIEW的运动控制软件设计。转台的位置信号的设计是通过研究船舶海上运动姿态而确定的，包括了对船舶的六自由度进行分析，船舶运动建模，通过基于海浪谱加权平均的船舶运动方程，最终得到了转台的位置信息。转台的运动控制部分的软件设计则是利用了LabVIEW软件实现的。在LabVIEW中调用了MATAB引擎，得到了位置信号后，通过在LabVIEW中编写的核心程序实现了对转台的控制。设计了智能PID和BP神经网络PID的控制算法，并给出了仿真结果，具有满意的控制精度，达到了三自由度转台系统控制精度的要求。
作者：	苏婷婷
专业：	控制理论与控制工程
导师：	赵希人
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工程大学
学位年度：	2006
正文语种：	中文