三轴转台实时解耦控制策略与工程实现

【摘要】：三轴仿真转台是一种在实验室条件下复现飞行器或导弹在空中飞行姿态半实物仿真的有力工具,它和目标发生装置组合在一起模拟导弹跟踪目标的过程,可真实地模拟出导弹等飞行器在空间的各种姿态和动力学特性,为飞行器的研制、改进和再设计提供各种参考依据。本文以某海军基地的三轴仿真转台为背景,分析了三轴转台的运动耦合问题;提出了改善性能的控制策略,并在实际调试中得到了验证;提出了三轴转台实时控制系统软件开发的思路并最终完成软件的设计。 首先通过对国内外的转台发展和研究情况的分析,概括了转台控制系统中的关键技术,综述了电液伺服控制系统及控制解耦的理论及发展。 其次,通过对转台动力学模型的研究分析了系统的耦合情况,说明了控制鲁棒性的概念,提出了改善转台性能的控制策略。说明了PID作为转台主体控制策略的意义和原因。给出了改善转台快速性和频响特性的前馈控制思路。为改善摩擦和转台阻力引入了变结构控制。说明了模糊控制在改善转台稳态特性时的作用,给出了具体的转台稳态去颤振和动态切换参数的控制策略的实现。 提出了一种实时控制系统开发的新思路。介绍了xPC实时目标接口函数的使用方法及在转台控制系统软件中的应用。给出了xPC目标实时内核硬盘启动的实现方法。建立了xPC目标与LabVIEW联系的动态链接库,在此基础上实现了三轴转台控制系统的软件设计。实现了转台在校准模式下通过以太网输入的信号控制转台运动;完成了转台油源系统的在线监控;有效的结合LabVIEW强大的数据处理和信号分析能力建立了三轴转台数据回放子程序;完成了转台数据的保存,显示程序设计;实现了转台控制参数的在线调整。 通过说明转台关键性能的测试实验,证明了转台控制策略的可行性。对转台的角位置精度检测实验,转台的最大速率实验,转台的频率响应实验,转台的耦合干涉实验进行了说明和数据分析,说明转台的各项指标均达要求。