动态转角控制系统的研制.pdf

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1、硕士学位论文动态转角控制系统的研制DevelopmentofDynamicRotationalAngleControlSystem郭吉星哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TP202+.1学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工程硕士学位论文动态转角控制系统的研制硕士研究生：郭吉星导师：袁峰教授申请学位：工程硕士学科：仪器仪表工程所在单位：电气工程及自动化学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP202+.1U.D.C:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngi

2、neeringDevelopmentofDynamicRotationalAngleControlSystemCandidate：GuoJixingSupervisor：Prof.YuanFengAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：InstrumentandMeterEngineeringAffiliation：SchoolofElectricalEngineeringandAutomationDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：Ha

3、rbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要随着集成电路性能、控制方法的极速提高，人们对动态转角控制系统提出了更高的控制标准，同时现有的动态转角控制系统无法满足项目精度、实时性的要求。因此如何提高控制实时性及精度是本课题的关键研究内容。高性能的控制系统主要从两个方面进行性能的提高，一为系统方案及硬件设计；二为控制策略的选择及改进。本文主要从两方面实现动态转角控制系统性能的提高。在方案及硬件设计方面，选择实时的DOS系统，采用模拟电压控制，应用PC104总线作为模块扩展结构。硬件利用PCM3343控制卡，采用高精度的光栅传感器，设计高精度

4、的3路PC104接口的光栅采集卡作为实时位置检测装置。在控制策略方面，本文首先对正弦角位置信号及运动控制算法进行研究，分析其优劣并对其改进，分别对切换PID、模糊PID及自抗扰控制(ADRC)做了理论性分析，考虑到对正弦位置进行参数分段控制，研究了切换PID；为了进一步实现控制参数细分，并可以自适应调节，分析并研究模糊控制的PID方法，保证实时调节PID的参数；针对本控制系统的非线性特点及被控对象数学模型的建立精度无法保证的问题，研究分析了ADRC。利用MATLAB对控制策略进行仿真，分析比较各种策略的性能，选择ADRC作为本系统的控制策略。为了进一步提高控制系统的精度，研究

5、BP神经网络的误差补偿效果，对BP神经网络进行改进，仿真得出最佳补偿效果的LM算法的BP神经网络。本文为了实现良好的用户体验，对PCM3343进行串口通信开发，利用Labview实现上位机通信，上位机主要功能包括：控制命令控制、D/A开关、角度位置读取及图形显示。之后对系统的测角误差来源进行数学建模，包括圆光栅误差及双读数头的误差。最后对系统的模块及系统整体进行测试，测试结果均达到动态转角控制系统的各项要求。关键词：动态转角控制；PC104；ADRC；BP神经网络-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractWiththerapidincreaseofintegrate

6、dcircuitperformanceandcontrolmethods,ahighercontrolstandardisproposedforthedynamicrotationanglecontrolsystem.Atthesametime,theexistingdynamicrotationanglecontrolsystemcannotmeettherequirementsofprojectaccuracyandreal-timeperformance.Therefore,howtoimprovethereal-timecontrolandaccuracyisthek

7、eyresearchcontentofthisthesis.Thehigh-performancecontrolsystemmainlyimprovestheperformancefromtwoaspects.Oneisthesystemschemeandhardwaredesign.Theotheristheselectionandimprovementofthecontrolstrategy.Thisarticleachievesthedynamiccornercontrolsystemperfor