【摘要】：隨著航空、航天技術(shù)的迅猛發(fā)展,對慣性導(dǎo)航與制導(dǎo)系統(tǒng)的性能及精度的要求不斷提高,相應(yīng)地要求其測試設(shè)備——轉(zhuǎn)臺的性能及精度也不斷提高。角振動臺與伺服轉(zhuǎn)臺是轉(zhuǎn)臺中常見的兩類測試設(shè)備。眾所周知,軸系摩擦力矩是影響高精度機(jī)械軸承轉(zhuǎn)臺控制系統(tǒng)性能及精度的最主要因素,而摩擦力矩的減小又受到工藝水平及實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)等條件的限制。這就給轉(zhuǎn)臺的整體研制水平提出了新的課題。因此,從控制的角度出發(fā)設(shè)計(jì)能夠消除或抑制摩擦影響的控制律,通過適當(dāng)?shù)目刂扑惴ㄑa(bǔ)償摩擦力矩從而達(dá)到高精度控制,對研制結(jié)構(gòu)簡單且性能優(yōu)良的高精度機(jī)械軸承轉(zhuǎn)臺具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價值。 本文以機(jī)械軸承角振動臺控制系統(tǒng)及伺服轉(zhuǎn)臺控制系統(tǒng)為研究背景,對軸系摩擦力矩給相應(yīng)控制系統(tǒng)所帶來的不良影響進(jìn)行了深入的研究。通過將重復(fù)控制算法引入到系統(tǒng)的摩擦補(bǔ)償方案中,較好地提高了控制系統(tǒng)的性能及精度。同時對所提出的控制方案分別進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真,驗(yàn)證了相應(yīng)控制方案的正確性。 在對角振動臺控制系統(tǒng)中的摩擦補(bǔ)償問題進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上,建立了考慮摩擦力矩的控制系統(tǒng)線性傳遞函數(shù)框圖,進(jìn)而建立了簡化的控制系統(tǒng)動態(tài)方程。針對系統(tǒng)速度轉(zhuǎn)向時產(chǎn)生的波形畸變現(xiàn)象,并為進(jìn)一步減小角振動臺控制系統(tǒng)的波形失真度,將重復(fù)控制算法引入到系統(tǒng)的PID控制方案中,進(jìn)而提出相應(yīng)的控制方案,為利用重復(fù)控制算法解決摩擦補(bǔ)償問題提供了指導(dǎo)方向。 針對角振動臺控制系統(tǒng)中動態(tài)摩擦力矩的影響,為了進(jìn)一步減小系統(tǒng)的波形失真度,將重復(fù)控制算法分別引入到兩種情況下系統(tǒng)的摩擦補(bǔ)償方法中,進(jìn)而提出了一種重復(fù)自適應(yīng)摩擦補(bǔ)償控制方案。第一種情況是考慮動態(tài)摩擦力矩參數(shù)隨溫度等發(fā)生一致性變化并假設(shè)系統(tǒng)參數(shù)已知;第二種情況是考慮動態(tài)摩擦力矩參數(shù)隨溫度等發(fā)生非一致性變化并假設(shè)系統(tǒng)參數(shù)已知。兩種情況下,均通過基于Lyapunov的方法證明了摩擦參數(shù)估計(jì)的收斂性和閉環(huán)系統(tǒng)的漸近穩(wěn)定性。 考慮到摩擦模型的不確定性,針對角振動臺控制系統(tǒng)中帶有不確定性項(xiàng)摩擦力矩的影響,同時為進(jìn)一步減小系統(tǒng)的波形失真度,基于分解控制的思想并分別考慮可參數(shù)化摩擦模型不確定性項(xiàng)未知但是為常數(shù)和可參數(shù)化摩擦模型不確定性項(xiàng)為變量的情況,進(jìn)而提出了一種改進(jìn)的摩擦補(bǔ)償控制方案。兩種情況下,均通過基于Lyapunov的方法證明了閉環(huán)系統(tǒng)的漸進(jìn)穩(wěn)定性。 針對伺服轉(zhuǎn)臺控制系統(tǒng)中摩擦力矩引起的低速爬行問題,理論分析了摩擦力矩給系統(tǒng)帶來的不良影響,同時給出了相應(yīng)的改善辦法。提出了重復(fù)自適應(yīng)摩擦補(bǔ)償控制方法和基于分解控制的改進(jìn)摩擦補(bǔ)償控制方法對伺服轉(zhuǎn)臺控制系統(tǒng)分別進(jìn)行分析研究。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TH117.1

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 譚文斌;伺服系統(tǒng)摩擦與溫度變化干擾的建模及補(bǔ)償研究[D];天津大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前5條

1 戚嘉興;轉(zhuǎn)臺低速性能分析與研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

2 夏斯;三軸測試轉(zhuǎn)臺精度特性分析和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

3 吳敏;慣性測試轉(zhuǎn)臺的圓光柵測角模塊和摩擦補(bǔ)償研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

4 鄒仲賢;基于DSP的三軸轉(zhuǎn)臺控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

5 薛冬陽;低速大慣量永磁交流伺服系統(tǒng)速度平穩(wěn)性實(shí)驗(yàn)研究[D];東北大學(xué);2011年

本文編號：2731649