单轴气浮台测控系统设计和实现

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1、国内图书分类号：TP315学校代码：10213国际图书分类号：681.3密级：公开硕士学位论文单轴气浮台测控系统的设计与实现THEDESIGNANDIMPLEMENTATIONOFSYSTEMFORCONTROLLINGSINGLE-AXISAIRBEARINGTABLE硕士研究生：崔文博导师：刘家锋副教授申请学位：工学硕士学科：计算机科学与技术所在单位：计算机科学与技术学院答辩日期：2010年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP315U.D.C:681.3DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringTHEDESIG

2、NANDIMPLEMENTATIONOFSYSTEMFORCONTROLLINGSINGLE-AXISAIRBEARINGTABLECandidate：CuiWenboSupervisor：Prof.LiuJiafengAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ComputerScienceandTechnologyAffiliation：DepartmentofComputerScienceandTechnologyDateofDefence：June,2010Degree-Conferring-Institution：Ha

3、rbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要气浮转台作为一个数控转台，用于模拟外层空间的失重和低摩擦条件，从而实现卫星控制系统的全物理仿真。气浮转台依靠压缩空气在气浮轴承与轴承座之间形成气模，从而近似实现外太空力矩很小的力学环境。本课题主要研究单轴气浮台测控系统的设计与实现。本文首先论述了单轴气浮转台的总体结构设计，给出了各个部件的描述。在此基础上重点研究单轴气浮台测控系统的两个关键性问题：单轴气浮台控制算法和上位机软件的设计。在控制算法的研究中，针对单轴气浮台测控系统的低速度和高精度要求，常规PID控制在此转台控制中不能达到满意效果，本文提出了一种模糊

4、控制算法。由于气浮转台对系统的控制精度、响应速度、系统稳定性和适应能力有很高的要求，而模糊控制算法综合了专家经验，不依赖于被控对象的精确数学模型，设计简单，抗干扰能力强，响应速度快，并且对系统参数的变化有较强的鲁棒性，从而使系统更加稳定可靠。通过对两种控制算法的仿真实验，证明模糊控制算法具有很好的控制效果。在作为人机接口的单轴气浮台测控系统的上位机控制软件的设计上，本文提出了基于有限状态机的C/S架构。这种架构能够提高数据的实时响应能力，使任务分离，模块间功能划分清晰，具有很高的可扩展性。关键词：单轴气浮台；常规PID控制；模糊控制；有限状态机；C/S架构I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文Abs

5、tractTheairbearingtableisusedtosimulatethesatellitemovementundertheconditionsoflowfrictionandtheweightlessnessofouterspace,inordertoachievefullphysicalsimulationofsatellitecontrolsystem.Theairbearingtablemakesairmembranebycompressingtheairbetweentheairbearingandbearingtosimulatethesatelliteinoutersp

6、acesufferingaverysmallmechanicalenvironmenttorque.Thispapermainlydiscussesthedesignandimplementationofthesingle-axisairbearingtablesystem.Thepaperfirstlypresentsthegeneraldesignstructureofthesingle-axisairbearingtableandeachcomponent,mainlyfocusesontwoissuesasfollows:thedesignofcontrolalgorithm;thed

7、esignofPCcontrolsystem.Aboutthedesignofcontrolalgorithm,thesystemmustbemeettherequirementoflow-speedandhighprecision,soconventionalPIDcontrolalgorithmcan’treachsatisfactoryresults.Thefuzzycontrolispre