三轴测试转台精度特性的分析和控制系统设计

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1、中图分类号：学校代码：UDC:密级：工学硕士学位论文三轴测试转台精度特性分析和控制系统设计硕士研究生：夏斯导师：赵克定教授副导师：董彦良副教授申请学位：工学硕士（应用研究型）学科：机械电子工程所在单位：机电工程学院答辩日期：2010年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:U.D.C:DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringTHEACCURACYPROPERTIESOFTHREE-AXISTESTTABLEANDCONTROLLERDESIGNCandidate：XiaSiSuperviso

2、r：Prof.ZhaoKedingVice-Supervisor：Vice-Prof.DongYanliangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechatronicsEngineeringAffiliation：SchoolofMechatronicsEngineeringDateofDefence：June,2010Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要精度（包括回转精度、

3、定位精度和速率精度）是三轴测试转台最重要的性能指标。本文从理论上研究了立式三轴测试转台的部分精度问题，并针对在研的三轴测试转台，对其精度特性进行了试验研究。在查阅国内外相关文献的基础上，本文综述了转台的发展现状以及测试转台的一些关键技术，重点介绍了转台精度特性的各种影响因素。本文分析了因测角元件安装偏心而引起的误差问题，给出了安装偏心距和引起的误差之间的规律，并提出了利用补偿来消除偏心误差的方法。本文建立了转台指向误差的数学模型，在此基础上结合实际测得的相关数据，评估了转台的指向误差，并得到了本三轴测试转台的各项误差对回转精度的影响规律。本文推导了三轴测试转台

4、的数学模型，并通过系统辨识的方法确定了数学模型中的参数。基于数学模型，本文采用串联校正的方法设计了控制器，仿真研究表明，该控制器简单有效。本文完成了控制系统的架构设计、硬件选型和控制单元设计，并对应用软件进行了初步设计。本文完成了整个转台电气部分的走线设计。在以上工作的基础上，本文对在研的三轴测试转台进行了定位精度试验和速率精度试验。计算出了三个轴系测角元件的安装偏心距并进行了补偿，补偿后的定位精度达到了要求。试验结果表明，速率精度满足设计要求。关键词：三轴测试转台；指向误差；定位精度；速率精度-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractAccurac

5、y(includingtherotationalaccuracy,positioningaccuracyandspeedaccuracy)isthemostimportantperformanceindexofathree-axistestturntable(TATT).PartialfeaturesofaccuracyofverticalTATTarestudiedinthispaper.SomecorrespondingexperimentsaremanagedonarealTATTwhichisunderconstruction.Thehistoryan

6、dkeypointsofTATTarereviewedaswellasthevariousfactorsaffectingtheturntable’saccuracyfeaturesarehighlightedbycomprehensionofmaterials.Therelationshipbetweentheeccentricityofanglemeasurementcomponentandpositioningaccuracyareanalyzed.Thecompensationmethodisproposedsubsequently.Amodelofp

7、ointingerrorofTATTisestablishedtoanalyzetherotationalaccuracyofrealTATTbyaideofdatameasured.ThemodelofTATTisestablished,inwhichthecoefficientsaredeterminedbyidentification.CertainofcascadecompensationtechnologiesareemployedtodesignacontrollerofTATT.Thesimulationdemonstratesthattheco

8、ntrollerissimpleand