本文關(guān)鍵詞：云臺(tái)的主動(dòng)減振控制系統(tǒng)研究

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【摘要】：視覺跟蹤定位技術(shù)是船舶跟蹤與三維定位技術(shù)中的一個(gè)分支,該技術(shù)常采用攝像機(jī)作為圖像采集模塊,將實(shí)時(shí)的位置信息反饋到跟蹤定位系統(tǒng)中進(jìn)行計(jì)算處理。但由于輪船發(fā)動(dòng)機(jī)以及艦載裝置等振源會(huì)對(duì)船體造成振動(dòng),從而導(dǎo)致跟蹤定位攝像機(jī)視軸的不穩(wěn)定,因此,為確保視覺跟蹤與定位的有效性和準(zhǔn)確性,必須開發(fā)具有減振功能的云臺(tái)(云臺(tái)是安裝、固定攝像機(jī)的支撐設(shè)備)。本文基于主動(dòng)減振技術(shù)設(shè)計(jì)的云臺(tái)可以衰減輪船發(fā)動(dòng)機(jī)以及其他艦載裝置造成的振動(dòng),從而穩(wěn)定攝像機(jī)視軸,確保所拍攝圖像的清晰度。本文的主要工作如下：1.首先介紹了主動(dòng)減振技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,并通過各種減振技術(shù)的對(duì)比論證了云臺(tái)的主動(dòng)減振控制系統(tǒng)在視覺跟蹤與定位技術(shù)領(lǐng)域的可行性和應(yīng)用前景。2.研究了主流減振器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(包括被動(dòng)減振和主動(dòng)減振),通過對(duì)比軟式主動(dòng)減振器和硬式主動(dòng)減振器的優(yōu)缺點(diǎn),并考慮到海上環(huán)境的復(fù)雜性(海面風(fēng)浪的運(yùn)動(dòng)會(huì)對(duì)云臺(tái)系統(tǒng)造成水平向的擾動(dòng)),最終選取了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、支撐剛度強(qiáng)以及抗水平擾動(dòng)能力優(yōu)越的硬式主動(dòng)減振器方案。3.對(duì)目前的主流減振控制算法進(jìn)行了對(duì)比和分析,其中PID控制方法的特點(diǎn)是不依賴于模型的精確性,并且參數(shù)的設(shè)計(jì)與整定都有成熟的方法,它在控制有效性、穩(wěn)定性以及準(zhǔn)確性方面都具有一定優(yōu)勢(shì),而模糊PID控制方法在此基礎(chǔ)上,通過在線整定PID控制方法的三個(gè)參數(shù),進(jìn)一步的加強(qiáng)了系統(tǒng)的魯棒性。此外,考慮到云臺(tái)主動(dòng)減振控制系統(tǒng)建模的復(fù)雜性,本文從所列算法中選擇了不依賴于精確模型的PID控制算法和模糊PID控制算法作為仿真算法進(jìn)行減振效果對(duì)比。4.搭建單軸隔振模型,使用軟件Matlab2007編寫m文件進(jìn)行減振算法仿真,首先通過整定控制算法的各個(gè)初始參數(shù),然后給定不同形式、不同頻率的振動(dòng)信號(hào)干擾進(jìn)行仿真分析,結(jié)果表明了模糊PI控制算法的減振效果更為明顯,減振性能更符合本課題的需求。5.依據(jù)單軸模型的仿真效果對(duì)比和云臺(tái)的實(shí)際應(yīng)用背景,選取振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)模塊、控制單元模塊、減振執(zhí)行機(jī)構(gòu)、減振執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)以及電源模塊組建了系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。使用IAR Systems對(duì)基于STM32F303開發(fā)的減振系統(tǒng)進(jìn)行模塊功能調(diào)試,采用友善串口調(diào)試助手軟件對(duì)STM32F303進(jìn)行串口數(shù)據(jù)采集,最終完成了振動(dòng)加速度檢測(cè)實(shí)驗(yàn)、A/D轉(zhuǎn)換測(cè)試實(shí)驗(yàn)以及減振平臺(tái)驅(qū)動(dòng)測(cè)試實(shí)驗(yàn),部分驗(yàn)證了主動(dòng)減振控制系統(tǒng)研究的可行性。
【關(guān)鍵詞】：云臺(tái) 主動(dòng)減振 模糊PID控制
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U664;TP273
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-8
• 目錄8-11
• CONTENTS11-14
• 第一章 緒論14-19
• 1.1 課題研究的背景及意義14-15
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析15-18
• 1.3 本論文的課題來源和主要研究內(nèi)容18-19
• 第二章 減振技術(shù)方案對(duì)比分析19-31
• 2.1 引言19
• 2.2 振動(dòng)的基本概念19-23
• 2.3 隔振的原理23-25
• 2.4 被動(dòng)減振技術(shù)25-27
• 2.5 主動(dòng)減振技術(shù)27-30
• 2.5.1 軟式主動(dòng)減振28-29
• 2.5.2 硬式主動(dòng)減振29-30
• 2.6 本章小結(jié)30-31
• 第三章 主動(dòng)減振控制算法分析31-37
• 3.1 引言31
• 3.2 PID控制算法31
• 3.3 模糊控制算法31-32
• 3.4 自適應(yīng)控制算法32-33
• 3.5 專家控制算法33-34
• 3.6 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制算法34-35
• 3.7 云臺(tái)主動(dòng)減振控制的算法選取35-36
• 3.8 本章小結(jié)36-37
• 第四章 單軸云臺(tái)的主動(dòng)減振控制算法仿真分析37-51
• 4.1 引言37
• 4.2 單軸減振模型37-38
• 4.3 單軸主動(dòng)減振控制系統(tǒng)時(shí)域仿真分析38-45
• 4.3.1 單軸主動(dòng)減振控制系統(tǒng)階躍響應(yīng)38-39
• 4.3.2 無擾動(dòng)的主動(dòng)減振控制算法時(shí)域仿真分析39-41
• 4.3.3 帶隨機(jī)擾動(dòng)的主動(dòng)減振控制算法時(shí)域仿真分析41-42
• 4.3.4 帶正弦擾動(dòng)的主動(dòng)減振控制算法時(shí)域仿真分析42-45
• 4.4 系統(tǒng)時(shí)域仿真分析小結(jié)45-46
• 4.5 單軸主動(dòng)減振控制系統(tǒng)頻域仿真分析46-50
• 4.5.1 單軸主動(dòng)減振控制系統(tǒng)階躍響應(yīng)頻譜47-48
• 4.5.2 無擾動(dòng)的主動(dòng)減振控制算法頻譜分析48-49
• 4.5.3 帶正弦擾動(dòng)的主動(dòng)減振控制系統(tǒng)仿真頻譜分析49-50
• 4.6 系統(tǒng)頻域仿真分析小結(jié)50
• 4.7 本章小結(jié)50-51
• 第五章 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建與模塊測(cè)試51-63
• 5.1 引言51
• 5.2 系統(tǒng)整體框架設(shè)計(jì)51-55
• 5.2.1 減振執(zhí)行模塊53-54
• 5.2.2 振動(dòng)檢測(cè)與控制單元模塊54-55
• 5.2.3 減振執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)模塊55
• 5.2.4 電源模塊55
• 5.3 系統(tǒng)控制程序設(shè)計(jì)及測(cè)試方案55-62
• 5.3.1 振動(dòng)加速度檢測(cè)測(cè)試實(shí)驗(yàn)57-60
• 5.3.2 A/D轉(zhuǎn)換測(cè)試實(shí)驗(yàn)60-61
• 5.3.3 減振云臺(tái)驅(qū)動(dòng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)61-62
• 5.4 本章小結(jié)62-63
• 結(jié)論63-65
• 參考文獻(xiàn)65-68
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文及獲獎(jiǎng)68-70
• 致謝70-71
• 附錄71-75

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1007767