刘恩杉[1]2015年在《计算机控制位置伺服系统的设计与实现》文中进行了进一步梳理随着计算机技术的发展,关于计算机控制位置伺服系统的设计与实现得到了人们较为广泛地关注,笔者认为,加强对这一技术的研究和应用,对于计算机技术在人们日常生活中发挥更大作用来说,具有十分重要的意义。本文在对这一问题进行研究过程中,主要提出了关于PID控制、模糊控制的计算机控制伺服系统,并且对相应的硬件、接口原理以及控制软件工作机制进行相关研究和分析。
朱玉川[2]2006年在《某箱式多管火箭炮快速装填与高精度自动操瞄系统研究》文中认为为适应多管火箭炮的发展和现代战争的要求，本论文以提高多管火箭炮机动性能、精确打击能力为出发点，以多管火箭炮快速装填和高精度自动操瞄为研究对象，运用系统设计、理论分析、计算机仿真以及实验研究等手段，分别将现代电液比例控制技术与非线性滑模变结构控制理论应用于箱式多管火箭炮快速装填与高精度自动操瞄系统，有效地提高了多管火箭炮的自动装填速度与精度，满足了多管火箭炮位置伺服系统在强干扰、参数大范围变化等情况下的调炮精度与跟踪精度。针对多管火箭炮装填速度与装填可靠性之间的矛盾和难题，提出了采用箱式发射技术实现多管火箭炮整箱装填的设计方案，较全面地研究了该装填系统涉及到的技术难点，通过基于PLC控制的电液比例技术解决了液压缸快速运行与高精度定位之间的矛盾，采用气动系统实现了装填各过程之间运发箱的可靠换接与锁紧，利用触摸屏技术实现了装填过程运发箱的程序化动作与系统运行的可视化。详细地分析了多管火箭炮位置伺服系统负载特性，对其参数变化规律与负载力矩作用规律进行了定性分析与定量计算。在此基础上对整个多管火箭炮系统驱动控制部分进行了设计，提出了多管火箭炮交流位置伺服控制方案，并推导了其数学模型。提出了多管火箭炮交流位置系统速度位置统一滑模控制策略，将带积分项的最优化滑模变结构控制策略应用于多管火箭炮高精度自动操瞄系统并进行了应用设计，通过理论分析证明了该控制策略可以有效提高多管火箭炮在参数变化与干扰作用下的控制精度，并通过计算机仿真证实了该方法的鲁棒性。考虑到变结构控制的切换控制特性及控制滞后，抖振的存在将严重影响系统的实际应用，论文通过设计干扰观测器并对电流输入进行前馈补偿来消弱切换控制的幅值，从而有效消弱滑模变结构控制的抖振，通过计算机仿真证实了该方法的有效性。解决了多管火箭炮位置伺服系统参数大范围变化、存在强干扰力矩与高精度调炮之间的矛盾。提出了多管火箭炮交流位置系统串级复合控制策略，将电流控制、速度控制和位置控制分开进行并组成叁环串级控制结构，通过PI控制、前馈控制、滑模控制的有效组合系统而详细地研究了四种串级复合控制结构，以前馈控制来消除动态跟踪的位置误差，以滑模控制的运用来提高系统在参数摄动与干扰作用下系统动态跟踪的鲁棒性能。针对串级滑模控制的抖振现象，通过积分环节以及复合控制有效消弱了串级滑模控制的抖振，并最终通过计算机仿真得到了有效验证。解决了多管火箭炮位置伺服系统参数大范围变化、存在强干扰力矩与高精度动态跟踪目标的难题。最后对全系统进行了样机实验研究，对快速装填装置进行了装填速度、装填时间以及各种装填方式运行平稳性与可靠性实验，实验结果表明该快速装填系统不仅有效的实现了设计指标，且其装填可靠性较高。对自动操瞄系统进行了经典控制、复合前馈控制、以及复合滑模控制实验，通过实验研究不仅有效证实了系统设计指标的实现，同时证实了系统设计方案的正确性以及控制算法的有效性，为系统的进一步样机制作提供了可借鉴的理论指导。
韩皓[3]2007年在《物料分拣控制系统的设计与仿真研究》文中研究指明由于我国经济的快速发展,物流系统在整个商品生产及流通中起着越来越重要的作用,而自动化分拣系统越来越多的使用在现代化物流系统中。因此,开展物料分拣及其控制系统研究,提高分拣系统的自动化程度,提高效率,成为重要的研究方向。本文在总结已有成果的基础上,主要进行了如下方面的研究工作;1、为使整个物料分拣控制系统的性能达到要求,各关节电机均采用永磁同步电机。在永磁同步电机转子dq数学模型的基础上,针对永磁同步电动机系统多变量、非线性和强耦合的特点,通过旋转坐标变换和控制理论的应用,分析了永磁同步电机矢量控制的原理,给出了i_d=0基于转子磁场定向方案的特点及实施,详细推导了i_d等于零情况下控制系统的各环节传递函数模型,确立了采用i_d=0基于转子磁场定向的矢量控制方案。2、论述了永磁同步电机伺服系统的设计,给出了电流、速度、位置等调节器的设计方法。根据坐标变换公式设计了坐标变换模块,根据脉宽调制(PWM)的原理以及要求设计了逆变器模块,提高了系统的控制性能。在Mat1ab/Simulink环境下对系统进行了仿真。3、对整个机械手臂的控制系统进行了设计和仿真,根据简化的空间几何关系设计了角度计算模块,利用定时延时的方法设计了每个伺服电机的角度给定模块。选取特殊数值对系统的运行进行了仿真。
朱孝勇[4]2002年在《基于DSP的全数字交流模糊位置伺服控制系统的研究》文中研究指明现代交流伺服系统中,永磁同步电机(简称PMSM),具有较高的运行效率,转动惯量小,转矩脉动小,可高速运行等特点,在诸如高性能机床进给,位置控制,工业机器人,航空航天等众多领域得到了广泛应用。以DSP为核心的全数字伺服系统,由于其具有控制灵活,智能化水平高,参数易修改,便于分布式控制等特点,已成为当今交流伺服系统发展的趋势和研究的重点。本文对基于DSP的位置伺服系统进行了研究和分析。为适应控制系统的高性能的控制要求,对永磁同步电机采用矢量控制,并对位置环采用了模糊控制的方法,建立了几种不同的位置模糊控制器,第一种是基于粗调模式和细调模式的双模控制模糊控制器,第二种是具有多个可调因子的自寻优模糊控制器。仿真结果表明,上述模糊控制器具有一定的抗干扰能力和自适应性。本文采用了美国TI公司的DSP(TMS320F240)EVM板作为主控制板,利用其优越的运算能力和方便的外围设备实现了永磁同步电机位置伺服系统模糊控制器的设计,通过实验,对不同的控制方法进行分析,提出了改进系统控制效果的方法。
王志宏[5]2015年在《一类伺服系统驱动与控制关键技术研究与实现》文中认为未来现代化高技术战争对武器装备提出了更高的要求,承担远程压制任务的多管火箭炮,射程越来越远,精度越来越高,连续发射时惯量和负载力矩变化非常大;承担对空防御的弹炮结合防空武器系统,所抗击的机动目标速度越来越快、机动性越来越强,对防空武器系统的快速反应能力和跟踪精度要求大大提高。作为武器装备重要组成部分的伺服系统向着数字化、网络化和智能化的方向发展,伺服系统的快速性、稳态精度、鲁棒性等决定了整个武器系统的性能,伺服系统的设计和控制面临着新的挑战。为满足新型武器装备研制的需求,本文研究了一类地面发射武器装备伺服系统的若干关键技术,设计并实现了数字化、网络化、一体化电机驱动控制器,基于特征建模的思想和离散滑模控制方法完成了伺服系统建模和控制器设计,通过仿真和实验验证了模型的正确性和控制策略的有效性,本文主要内容如下:针对新型武器装备伺服系统的需求,为解决传统地炮、高炮伺服系统电机驱动器和位置控制器结构分离,标准化和通用性差,维修和保障困难的问题,提出了一种数字化、网络化永磁同步电机驱动与控制一体化伺服系统设计方案,通过现场总线将一体化电机驱动控制器、负载检测模块和上位机相连,构成网络化伺服系统,系统结构进一步简化,提高了系统的可靠性和可维护性。以高性能数字信号处理器和智能功率模块为核心设计了样机,实验结果表明该样机能满足系统的要求,为高性能的控制算法实现创造了良好的条件。针对远程多管火箭炮伺服系统调炮发射时惯量和负载力矩大范围变化的特点,建立了存在惯量大范围变化、结构柔性、摩擦非线性因素的伺服系统数学模型,基于特征建模的思想,对摩擦非线性进行光滑化处理后建立了伺服系统的特征模型,验证了特征模型的有效性。在此基础上,提出了一种基于特征模型的离散滑模自适应控制器设计方法,证明了闭环系统的稳定性,仿真结果表明所提算法能很好地适应伺服系统惯量和负载力矩大范围变化的情况。针对弹炮结合防空武器伺服系统快速高精度跟踪机动目标的需求,建立了伺服系统的数学模型。对齿隙、摩擦非线性进行光滑化处理后建立了伺服系统的特征模型,验证了特征模型的有效性。采用递推最小二乘法在线辨识模型参数,得到系统的离散特征模型。设计了一种离散观测器预测伺服系统下一时刻的跟踪指令信号,证明了离散观测器的收敛性。提出了一种基于特征模型的二阶离散滑模自适应控制器的设计方法,证明了闭环系统的稳定性,仿真结果表明所提算法能满足伺服系统快速跟踪机动目标的要求。在研制的网络化武器伺服系统实验平台上,模拟武器伺服系统中存在的齿隙、摩擦和变负载惯量等因素,进行了多组实验来验证系统设计和位置控制算法的有效性。模拟远程多管火箭炮伺服系统调炮发射时惯量和负载力矩大范围变化的情况,分别进行了不同惯量的位置阶跃响应实验,实验结果表明所设计的基于特征模型的离散滑模自适应控制器能适应二十倍以内的惯量变化,且动态性能和稳态性能变化很小。模拟弹炮结合防空武器伺服系统快速跟踪机动目标的情况,分别进行了不同惯量比的位置阶跃、斜坡和正弦响应实验,实验结果表明所设计的基于特征模型的二阶离散滑模自适应控制器能适应系统惯量和外界扰动力矩的变化,高精度地跟踪变化的目标,比PID控制具有更好的跟踪性能。
李婷婷[6]2008年在《车辆传动试验台自动换档机械手的设计及实现》文中研究说明传动装置是车辆的重要组成部分,依靠高性能的传动试验台进行测试,可降低车辆的研究成本,缩短开发周期。疲劳寿命试验是传动试验的重要环节,由其特殊性要求必须采用机械手代替人手进行自动换档操作。研制先进的车辆传动试验换档机械手,对提高我国车辆试验技术有着重要意义。本文以车辆传动试验系统为课题背景,对车辆传动试验台自动换挡机械手进行设计及实现。本文首先对车辆传动试验台进行简要介绍,在研究分析国内外换挡机械手的研究现状后,提出数字交流伺服的叁自由度直角坐标换档机械手方案。方案采用交流伺服驱动方式完成X方向和Y方向的运动,而Z方向通过万向节和滑动副进行随动,解决了曲线换档、叁维转化为二维的运动控制,可以实现任意档位之间的切换,结构简单,易于控制。其次,经过大量的理论推导,建立了机械手的数学模型。文中先对多自由度机械手的运动学和动力学进行分析与建模,然后将本课题的换档机械手空间运动模型进行简化,对其进行理论分析与计算。最后利用MATLAB编写仿真程序,进一步验证了所建模型的正确性。然后,利用ActiveX控件在VB中开发上位机控制程序,并解决档位标定、档位示教等难题,既实现了试验的自动化换档操作,又增强了换挡机械手的通用性和智能化。最后,本文实现了换挡机械手与车辆传动试验台DCS系统的集成。编写Modbus通讯程序,将换档机械手控制系统无缝集成到DCS系统中。同时还将机械手仿真系统也集成到DCS中。研究DCS与MATLAB的通讯与数据共享,主要包括DCS数据的读取、MATLAB与外部环境的数据共享。开发DCS与MATLAB通讯的程序及监控界面,利用Modbus控件实现对DCS数据的读取,通过MATLABActiveX自动化服务器技术完成MATLAB与外部环境的数据共享。实现由DCS完成控制功能,MATLAB提供仿真模型及运算分析,可充分发挥两者的优势,为车辆传动试验台的测试提供了较好的仿真环境,便于控制策略优化的研究。
刘华峰[7]2008年在《基于ARM微处理器的电液位置伺服控制系统的研究》文中认为电液位置伺服系统具有控制精度高、响应速度快、输出功率大、信号处理灵活、易于实现各种参量反馈等优点,因此它已经遍及国民经济和军事工业的各个技术领域。近年来,对电液位置伺服系统的快速性、稳定性、准确性等控制性能提出了新的要求,作为电液位置伺服系统核心的控制器,起到更为关键的作用。现阶段,嵌入式微处理器以其小型、专用、便携、高可靠的特点,已经在工业控制领域得到了广泛的应用,如工业过程、远程监控、智能仪器仪表、机器人控制、数控系统等,嵌入式微处理器嵌入实时操作系统,可以克服传统的基于单片机控制系统功能不足和基于PC的控制系统非实时性的缺点,其性能、可靠性等都能满足电液位置伺服系统控制的要求,在控制领域具有广泛的应用前景。本文以实验室的电液位置伺服系统为研究对象,按照系统的控制要求,提出以ARM9(S3C2410)微处理器为核心的控制器对电液位置伺服系统进行控制的一种方案,设计了一种新型的基于ARM9(S3C2410)微处理器的电液位置伺服控制器。本系统控制器的开发设计中,在以ARM9(S3C2410)微处理器为核心的控制器基础上,通过外部扩展,使得系统控制器具有丰富的硬件资源,开发了A/D转换电路、D/A(PWM)转换电路、伺服放大电路、串行接口等电路,同时为了使得控制器的程序代码具有较强的可读性、可维护性、可扩展性,使用了操作系统,通过比较选择了uC/OS-Ⅱ实时内核,并成功移植到ARM9(S3C2410)微处理器中,并编写了A/D、数字滤波、D/A(PWM)等软件程序,通过编译、调试、验证,程序运行正常。在对电液位置伺服系统进行控制策略的选择中,分别采用PID、滑模变结构、模糊自学习滑模叁种控制策略进行仿真比较,得出采用模糊自学习滑模控制策略更有利于系统控制。
武新伟[8]2007年在《动感平台控制系统的研究》文中研究表明动感电影是将机械、计算机控制、电影、音响等技术综合在一起,通过动感平台模拟影片中出现的各种动感场景,在观赏动感影片时给观众身临其境的效果。怎样实现平台系统与现场相当的响应速度和效果,成为该控制系统的难点。因此,本文采用一种高性能数字式交流伺服技术作为控制手段。文中首先分析了动感平台系统的组成和结构,介绍了动感平台工作原理及系统的工作过程,建立了动感平台的交流伺服系统模型。本文所设计的高性能数字式交流位置伺服系统采用四通GS系列交流伺服电机及其驱动器组成电流环和速度环,并在减速器负载端采用光电编码器将位置反馈信号送入数字控制器构成的位置控制器中,形成交流伺服系统的位置环。本文在对交流伺服系统数学模型理论分析的基础上,得到永磁同步电动机的数学模型和系统电流环的数学模型,最后得出系统速度环和位置环的数学模型,这样分析出的数学模型虽然概念较为清晰,但并不能得到精确的数学模型,且推导出的数学模型参数很难得到。因此,本文提出了一种采用实验分析法辨识交流伺服系统数学模型的方法。在讨论了常规PID控制算法和模糊控制算法之后,本文又结合两种算法的优势设计了模糊自适应PID控制算法。然后利用MATLAB对系统进行了仿真研究,确定了模糊控制算法的控制效果。最后通过系统硬件和软件设计,实现了交流伺服系统的模糊控制。仿真和实验结果表明,本文系统采用模糊自适应PID控制后,系统快速性和稳定性均有一定程度的提高,对系统参数变化适应能力强。
张顺忠[9]2007年在《转台伺服系统的设计与实现》文中认为伺服系统的应用非常广泛，它主要是控制执行机构实现对给定信号的准确复现。本论文主要是设计基于TMS320LF2407ADSP的二维运动转台数字伺服系统，用于图像跟踪或惯性单元测量。论文首先介绍了伺服系统的组成和工作原理，针对设计要求进行了系统的分析与综合，建立了整个系统数学模型，完成了动态分析和系统仿真。根据仿真结果，本文完成了伺服系统的软、硬件设计。硬件部分包括：旋转变压器励磁信号发生器、旋转变压器输出信号处理电路、脉宽调制信号(PWM)驱动电路；软件部分包括：旋转变压器粗、精通道的数据采集与融合、数字PID控制器、脉宽调制信号输出。最后结合软、硬件综合调试，通过调整PID参数并改进算法，进一步完善了伺服系统性能，实验数据表明，该系统基本满足设计要求。
陈岩[10]2003年在《计算机控制位置伺服系统的设计与实现》文中研究指明本文研究的是一种计算机控制的位置伺服系统，开发旨在为理论研究和教学提供理想的实验工具。介绍了从系统硬件设计、软件设计、数学模型求取到控制律分析与设计的完整过程。 硬件设计包括位置检测，数据采集和数据转换与输出，并分析了系统硬件的工作原理。 软件设计包括本系统在Windows系统下实现实时控制的方法、虚拟驱动实现、MATLAB联接运行方案、控制器设计扩展接口和用户高级图形数据操作功能实现，文中详述了采用的多任务调度方案、硬件驱动机制、软件接口机制以及高精度定时和多线程机制在系统设计中的应用。 被控对象模型参数的求取采用实验法和辨识相结合，通过系统辨识得到具体参数值。通过对比相同输入作用下的仿真输出和系统实际输出，验证了模型的可靠性。 文中较详细研究了模糊控制的机理和算法，并提供五种既有控制方案供选择：PID控制、串联校正、模糊控制、模糊PID切换控制和模糊PID参数自整定方案，对各种控制律进行了设计，针对系统实际运行结果进行了方案分析和比较。此外，本系统提供了程序接口供用户进行自定义控制方案扩展。
参考文献：
[1]. 计算机控制位置伺服系统的设计与实现[J]. 刘恩杉. 信息技术与信息化. 2015
[2]. 某箱式多管火箭炮快速装填与高精度自动操瞄系统研究[D]. 朱玉川. 南京理工大学. 2006
[3]. 物料分拣控制系统的设计与仿真研究[D]. 韩皓. 武汉理工大学. 2007
[4]. 基于DSP的全数字交流模糊位置伺服控制系统的研究[D]. 朱孝勇. 江苏大学. 2002
[5]. 一类伺服系统驱动与控制关键技术研究与实现[D]. 王志宏. 南京理工大学. 2015
[6]. 车辆传动试验台自动换档机械手的设计及实现[D]. 李婷婷. 北京交通大学. 2008
[7]. 基于ARM微处理器的电液位置伺服控制系统的研究[D]. 刘华峰. 太原理工大学. 2008
[8]. 动感平台控制系统的研究[D]. 武新伟. 内蒙古工业大学. 2007
[9]. 转台伺服系统的设计与实现[D]. 张顺忠. 南京理工大学. 2007
[10]. 计算机控制位置伺服系统的设计与实现[D]. 陈岩. 南京航空航天大学. 2003
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