二次平台水平跟踪及动态调平控制系统的设计与实现

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1、硕士学位论文二次平台水平跟踪及动态调平控制系统的设计与实现THEDESIGNANDIMPLEMENTATIONOFSECONDARYPLATFORMLEVELTRACKINGANDDYNAMICLEVELINGCONTROLSYSTEM彭汉章哈尔滨工业大学2016年6月国内图书分类号：N945.14学校代码：10213国际图书分类号：621.391密级：公开工学硕士学位论文二次平台水平跟踪及动态调平控制系统的设计与实现硕士研究生：彭汉章导师：王岩教授申请学位：工学硕士学科：控制科学与工程所在单位：航天学院答辩日期：2016年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedInd

2、ex:N945.14U.D.C.:621.391DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringTHEDESIGNANDIMPLEMENTATIONOFSECONDARYPLATFORMLEVELTRACKINGANDDYNAMICLEVELINGCONTROLSYSTEMCandidate：PengHanzhangSupervisor：Prof.WangYanAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:ControlScienceandEngineeringUnit：Scho

3、olofAstronauticsDateofOralExamination：June,2016University：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要现代全物理仿真试验可达几十米到上百米甚至更远的距离，这就需要相应大小的实验基础平台。一般情况下，实验平台由多块大理石拼接而成，整体平整度很难保证。二次调整气浮平台应用在大理石平台和试验设备之间，能在一定程度上降低对大理石基础平台的平整度的要求。作为一个复杂的机电设备，二次平台由多个控制系统组成，本文主要针对其中两个关键系统——水平跟踪系统和动态调平系统进行设计和实现。水平跟踪系统的

4、是使二次平台完成对负载水平方向上行走的跟踪，动态调平系统是在二次平台水平跟踪的过程中，动态的调整二次平台的水平度为负载提供水平度较好的工作环境。首先对二次平台的系统组成进行介绍，并进行了整体的器件选型，建立了二次平台的模型，包括运动学模型和控制系统模型，实现平台在运动过程中的速度分解、位移分解、倾角—位移转换以及电机控制系统、气动控制系统数学模型的建立。然后利用相应的控制方法对系统进行设计与仿真，对水平跟踪系统进行设计：伺服电机控制系统完成了三闭环设计，为提高精度加入了滤波环节，对动态调平系统设计：音圈电机控制系统进行了三闭环设计，为提高动态性能在此基础上加入前馈控制器，再利用模糊

5、PID控制技术对气控系统进行闭环设计，对以上设计都利用Matlab进行仿真验证。最后是对二次平台的实现和验证工作，进行了系统的电路设计和硬件搭建，设计系统间的通信方式，编制相应的嵌入式软件和上位机软件以及整体的调试和指标验证。关键词：全物理仿真，水平跟踪，动态调平，前馈控制，模糊PIDI哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractInmodernphysicalsimulationtest,canuptotensofmeterstohundredsofmetersorevenfartherinthedistance,whichrequiresthesizeofthecorresp

6、ondingexperimentalplatform.Suchexperimentalplatformmostismultiplemarblemosaic,theoverallsmoothdegreeisdifficulttoguarantee.Thesecondaryplatformequipmentisappliedtothemarbleplatformandsixdegreesoffreedomairbearingtable(raildevice),toacertainextent,toreducetheroughnessofthemarblefoundationplatfo

7、rmrequirements.Asacomplexmechanicalandelectricalequipment,thesecondaryplatformiscomposedofanumberofcontrolsystems,thispapermainlyfocusesonthedesignandimplementationoftwokeysystems--leveltrackingsystemanddynamiclevelingsystem.Leveltracki