两轴稳定转台伺服控制系统研究

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1、两轴稳定转台伺服控制系统研究兰州理工大学硕士学位论文两轴稳定转台伺服控制系统研究姓名：董新利申请学位级别：硕士专业：机械制造及其自动化指导教师：陈惠贤20100421IV两轴稳定转台伺服控制系统研究摘要两轴稳定转台是光电经纬仪中重要组成部分,两轴稳定转台主要承载着激光、红外、电视及高速摄影等多种跟踪与测量设备。当目标已经进入光学测量的视场内后，首先锁定目标，然后一直跟踪目标，保证目标一直位于光学测量的视场内，系统记下目标与视场中心的偏差一一脱靶量，测角系统将测量出现场中心的方位角和俯仰角，随后将此和脱靶量合

2、成后得到目标的实际角位置，因此，在跟踪过程中转台随动精度的控制在测量中十分重要。两轴稳定转台性能的优劣直接关系到光电经纬仪的可靠性和可信度，是保证整个系统的精度和性能的基础。由于两轴转台直接关系到光电经纬仪的工作性能，两轴转台的研发包括机械设计和伺服控制系统两个部分，本文主要计对转台的伺服控制系统展开研究。整个转台控制系统包括两部分：上位部分和下位部分。本课题以车载光电经纬仪系统的设计为背景，以其关键部分之一的转台部分为研究对象，讲述了转台机械部分的设计结果，主要系统地研究了转台系统中的控制部分。转台控制部

3、分的主要功能是根据测角部分反馈的信号，通过上位计算机和下位可编程控制器相结合实现控制算法，得出相应的控制量，经功率放大后，驱动直流电机，实现对转台速度、位置的控制。测角部分由测速陀螺仪，旋转变压器和光电编码器组成，实现对转台速度、位置信号的反馈。本论文详细介绍了转台机械部分的设计和转台伺服控制系统研发过程，首先讲述了两轴转台的机械结构设计情况，然后对转台机械结构、运动规律及性能指标进行详细的分析，为转台控制方案的合理制定提供了依据。其次，对伺服系统做进一步研究，为转台伺服控制系统方案的制定提供了理论依据。最

4、后，制定出了合理的两轴转台控制方案，并详细介绍了软硬件实现。本论文重点通过对该系统使用传统PID控制与模糊自适应PID控制算法进行了深入研究，并通过进行仿真实验对控制算法进行验证，最后发现该系统采用模糊自适应PID控制策略，可以使系统在静态特性与动态特性上符合设计要求。从而确定了本控制系统采用模糊自适应PID控制的策略。并且，在模糊自适应PID控制实现的过程中采用模糊推理过程在上位组态软件的脚本程序中实现，PID控制器在西门子S7-200PLC中实现，上位与下位的集合实现模糊自适应PID控制的策略，这种实现

5、方案在转台控制系统中属于一种创新。除此之外，本论文还详细介绍了两轴转台控制系统中硬件实现、以及上位机和下位及软件实现设计，给出了详细的结构图与控制流程图，针对设计过程中碰到的具体问题，进行了具体的分析和给出了相应的解决办法，这对于实际控制系IV硕士学位论文统的搭建具有一定的指导意义。关键词：两轴转台，伺服控制，PID,模糊自适应PID控制，控制回路III两轴稳定转台伺服控制系统研究ResearchonTwo-axisservocontrolsystemAbstractTwo-axisstabilizedtu

6、rntableisanimportantcomponentofelectro-optictheodolite,two-axisstabilizedturntableisatrackingandmeasuringequipment,whichmainbearslaser,infrared,TVandhigh-speedphotography.Whenthetargethasenteredtheopticalmeasurementfieldofview,firstly,lockingontarget,thent

7、rackingtargetandensuringthattargetalwaysintheopticalfieldofview,thesystemwillmeasuretheon-sitecentersazimuthandelevation,followedbysynthesisofthisandthemissdistanceobtainedbytheactualtargetangularposition,accordingtothisprinciplemayknow,turntableservomotor

8、controlisplayinganimportantroleinthemeasuringaccuracy.Stabilitypropertiesoftwo-axisrotarytablewilldirectlyaffectthereliabilityandcredibilityoftheelectro-optictheodolite,itensurestheaccuracyandperformanceofthe