本文關鍵詞：高精度大尺徑軸系測角及控制系統(tǒng)設計與研究

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【摘要】：一個國家經濟、科技、國防等方面的發(fā)展至關重要,而作為衡量其發(fā)展水平重要依據的航空工業(yè)、航天工業(yè)和航海工業(yè)的發(fā)展越來越受到重視。各種航空、航天飛行器的研制都離不開轉臺。隨著科學技術的不斷進步,生產力的不斷提高,對轉臺的動態(tài)性能和整體精度的要求越來越高。大尺徑軸系測角系統(tǒng)可廣泛應用于大尺寸雷達、導引頭仿真設備中。在大尺寸導引頭、雷達仿真設備中,內環(huán)往往為中空結構,內環(huán)軸需要大尺徑高精度測角傳感器�，F(xiàn)有圓光柵尺徑較小,無法滿足大尺徑需求。本文針對提高大尺徑軸系測角系統(tǒng)的精度以及改善轉臺低速平穩(wěn)性這兩個核心問題進行設計與研究。在高精度大尺徑軸系測角系統(tǒng)的設計與研究中,使用直線光柵實現(xiàn)大尺徑軸系測角,采用四讀數(shù)頭均布的安裝結構,從而解決接縫處數(shù)據處理問題,并補償偏心誤差以及軸系回轉誤差。為進一步提高測角精度,通過23面棱體和光電自準直儀測得實驗數(shù)據,并通過諧波分析方法對測角誤差進行補償。通過Matlab仿真,驗證補償方法的有效性。在轉臺控制系統(tǒng)的設計與研究中,建立轉臺電機系統(tǒng)的數(shù)學模型,并給出電機系統(tǒng)參數(shù),根據電機系統(tǒng)特性,設計轉臺控制器,通過仿真驗證了轉臺控制系統(tǒng)的動態(tài)性能滿足要求,通過對轉臺控制系統(tǒng)低速跟蹤性能的分析,指出減小靜動摩擦之比和增大阻尼是減小系統(tǒng)低速爬行、提高控制精度的兩種手段,通過仿真驗證了摩擦力矩干擾對轉臺低速性能產生的不良影響。在轉臺摩擦力矩干擾與補償?shù)难芯恐?針對摩擦干擾力矩對高精度轉臺低速性能的影響,設計了基于摩擦干擾模型的控制方法進行摩擦補償,從而改善轉臺低速性能。提出基于LuGre模型的自適應摩擦補償方法,通過仿真驗證了該方法能夠消除系統(tǒng)低速爬行現(xiàn)象,改善了系統(tǒng)低速性能。
【關鍵詞】：大尺徑 測角 仿真轉臺 摩擦補償 LuGre模型
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V216.8
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義9-10
• 1.2 國內外測角系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 國內外轉臺的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.4 大尺徑軸系測角方案分析12-13
• 1.5 摩擦力矩干擾及補償概述13-15
• 1.6 本文主要研究內容及章節(jié)安排15-17
• 第2章 大尺徑軸系測角系統(tǒng)設計17-42
• 2.1 引言17
• 2.2 高精度大尺徑軸系測角原理17-18
• 2.2.1 絕對式直線光柵尺工作原理17-18
• 2.2.2 直線光柵實現(xiàn)大尺徑軸系測角原理18
• 2.3 大尺徑軸系測角系統(tǒng)誤差分析18-29
• 2.3.1 光柵接縫處讀數(shù)誤差18-19
• 2.3.2 光柵安裝偏心誤差19-23
• 2.3.3 軸系回轉誤差23-25
• 2.3.4 基準圓成橢圓或發(fā)生不規(guī)則形變誤差25-29
• 2.4 大尺徑軸系測角系統(tǒng)誤差補償29-34
• 2.4.1 多讀數(shù)頭結構消除誤差原理分析29-33
• 2.4.2 諧波誤差補償分析33-34
• 2.4.3 誤差補償方案總結34
• 2.5 測角實驗與仿真分析34-40
• 2.5.1 數(shù)據測定與處理34-38
• 2.5.2 諧波誤差補償38-40
• 2.6 實驗總結40-41
• 2.7 本章小結41-42
• 第3章 轉臺控制系統(tǒng)設計42-54
• 3.1 引言42
• 3.2 轉臺電機分析與建模42-45
• 3.2.1 電機分析42
• 3.2.2 電機模型的建立42-45
• 3.2.3 電機系統(tǒng)模型參數(shù)的計算45
• 3.3 轉臺控制器設計45-47
• 3.3.1 電機的Simulink模型45
• 3.3.2 電機系統(tǒng)控制器的設計45-47
• 3.4 轉臺低速性能分析與仿真47-53
• 3.4.1 轉臺低速性能分析47-49
• 3.4.2 轉臺低速性能仿真分析49-53
• 3.5 本章小結53-54
• 第4章 系統(tǒng)摩擦干擾及補償控制研究54-69
• 4.1 引言54
• 4.2 摩擦模型分析54-57
• 4.2.1 摩擦的產生及其特性54-55
• 4.2.2 幾種主要的摩擦模型概述55-57
• 4.3 摩擦模型的建立57-58
• 4.4 LuGre摩擦模型參數(shù)識別58-59
• 4.5 摩擦干擾的補償59-64
• 4.5.1 固定參數(shù)LuGre摩擦模型補償60-61
• 4.5.2 基于LuGre摩擦模型的自適應補償61-64
• 4.6 仿真分析64-68
• 4.6.1 固定參數(shù)時的摩擦補償控制65-67
• 4.6.2 自適應摩擦補償控制67-68
• 4.6.3 轉臺低速跟蹤性能驗證68
• 4.7 本章小結68-69
• 結論69-70
• 參考文獻70-75
• 致謝75

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本文編號：543806