线振动台控制系统的设计与实现.pdf

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1、硕士学位论文线振动台控制系统的设计与实现DESIGNANDIMPLEMENTATIONOFLINEARVIBRATIONTABLECONTROLSYSTEM万树同哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TP273学校代码：10213国际图书分类号：681.5密级：公开工程硕士学位论文线振动台控制系统的设计与实现硕士研究生：万树同导师：王毅副教授申请学位：工程硕士学科：控制科学与工程所在单位：航天学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学工程硕士学位论文ClassifiedIndex:TP273U.

2、D.C:681.5DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringDESIGNANDIMPLEMENTATIONOFLINEARVIBRATIONTABLECONTROLSYSTEMCandidate：WanShutongSupervisor：AssociateProf.WangYiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ControlScienceandEngineeringAffiliation：SchoolofA

3、stronauticsDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要对于惯性导航系统来说，其工作过程中通常要承受外界环境带来的振动，致使导航系统产生较大的误差。因此对于惯性仪表的测试，需要提供可以模拟其工作条件的环境。线振动台就是在这种背景下应运而生的一类测试设备，它能够为导航器件提供一个模拟的高加速度动态振动环境，解决高精度惯性仪表的动态测试问题，提升其测试水平与标定精度。通常用于

4、惯性仪表测试的线振动台设备，需要有较高的加速度、精度和幅值稳定度，以及较低的失真度。然而，目前国内相关研究较少，为此本文将以线振动台控制系统的设计与实现作为主要的研究内容。本文首先进行了线振动台系统的整体方案设计，并根据性能指标要求完成元器件的选型工作。通过公式推导，建立了相应的数学模型，从而为线振动台的控制系统设计提供前提条件。基于建立好的数学模型，对线振动台控制系统进行控制方案设计。根据从内环到外环的原则，依次设计了电流环、位置环控制器，重点通过位置环控制器的设计，完成了对正弦输入信号的位置跟踪。设计了H控制与准PR控制相∞

5、结合的控制方案，并结合了扰动观测器实现了对力矩干扰的抑制，减小了系统的跟踪误差。通过仿真验证，线振动台控制系统满足性能指标要求，具有良好的跟踪特性。针对控制系统的工程实现问题，本文以STM32F407作为核心数字控制器，通过对其最小系统及外围电路等进行设计，完成了控制卡的硬件调试。针对数字控制器STM32进行软件编程，实现控制系统的程序设计，完成了控制系统模块功能与控制算法的软件实现。控制系统以PC机为上位机，完成了上位机控制界面的绘制与程序代码编写，实现了对下位机的实时控制与数据分析处理，从而构建了完整的控制系统实验测试平台。

6、利用实验测试平台，进行了控制方法的实现验证与控制系统性能分析，验证了控制方法的有效性。关键词：线振动台；控制系统；H控制器；跟踪误差∞I哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractAninertialnavigationsystemusuallysuffersthereciprocatingvibrationduringtheworkprocess,whichresultinalargetrackingerror.Therefore,forthetestingofinertialinstruments,weneedtoprov

7、ideanenvironmentthatcansimulateitsworkingconditions.Thelinearvibrationtableisatypeoftestequipmentdevelopedunderthisbackground.Itcanprovideasimulatedhigh-accelerationdynamicvibrationenvironmentfornavigationdevices,solvingtheproblemofnon-linearerrorduringtestingtheiner

8、tialinstruments,andimprovingcalibrationaccuracy.Thelinearvibrationtablewhichusedforinertialtestingrequireshighacceleration,highaccu