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基于滑模变结构的同步控制器设计

武成龙  
【摘要】:在当前的生产生活中,有些工作是单个系统无法完成的,因此研究如何保持多个系统保持动态同步具有理论和工程意义。日常的机械系统一般可以分为全驱动和欠驱动两类,本文就以全驱动的双框架陀螺仪和欠驱动的球杆系统这两类系统为例,分别设计了滑模变结构同步控制器。同时,设计了一套陀螺仪框架进动伺服系统。 陀螺仪进动伺服系统的设计工作主要包括硬件和软件两部分。硬件部分主要是设计了基于TMS320F2812DSP控制器的控制系统。陀螺仪输出的是与进动角位置成比例的交流电信号,因此选择角位变送器将该信号转换为数字量。在陀螺仪的功率驱动电路部分,设计了一种程控放大器,可以利用数字电位器和DSP来自动的调节交流电压幅值和正负。同时,DSP也要完成对有用信号的提取和完成外部通信。伺服系统的软件部分主要是完成DSP软件的编写,包括系统初始化、角位变送器信号采集、系统控制和DSP与计算机通信等。软件部分的另一个工作为上位机软件设计。该软件是利用Qt Creator和开源串口类来进行设计的,实现的功能主要是控制陀螺仪进动的开始和结束,对其接收到的数据进行处理。 针对全驱动的双框架陀螺仪,利用积分滑模方法设计了同步控制器;针对二阶欠驱动的球杆系统,通过利用一个子系统滑模面的反正切函数来构造中间变量,并将该变量引入到另一子系统的滑模面来构造总滑模面,最终利用解親滑模控制方法设计了同步控制器。通过对两种同步控制器进行MATLAB仿真可以得出,所设计的同步控制器不仅有良好的同步效果,而且具有良好的抗干扰能力。除此之外还可得出,同步误差系数的选取对同步控制系统的同步性能有很大的影响。


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