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转台的多模式切换控制及其DSP实现

作　者: 程慧慧
导　师: 王茂
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 转台 多模式切换控制 H_∞控制 动态输出反馈
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 73次
引　用: 1次
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内容摘要


转台的研究和制造对航空、航天工业和国防建设的发展具有重要意义。本论文是以某型惯导测试转台为研究背景,针对该高精度伺服台的要求,研究了一种新的转台控制策略并进行了实际实现的硬、软件设计。工程中转台控制器经常采用传统的粗、精双模式控制设计方法,通过仿真验证和实际应用证明,此类方法能在一定程度很好的满足控制系统的性能指标。但其切换规则多凭经验确定,缺乏理论依据,并且当系统中存在不确定性因素时难以获得良好的控制效果甚至保证稳定性,给实际控制系统调试带来很大困难。本论文针对这一问题,提出了基于切换控制技术的转台控制器设计方法。考虑到动态输出反馈在工程中的实用性,重点研究了动态输出反馈H_∞切换控制,并将其作为理论依据重新设计了转台控制系统的控制器。该方法不但能够获得传统粗、精双模式控制的效果,而且更容易保证切换的稳定。通过仿真证明了该方法应用于转台控制的有效性。最后采用TMS320LF2407A作为核心控制器对转台角位置测量及反馈信号处理和数字控制系统进行了硬件系统的全新设计,并基于汇编语言完成了角位置信号的粗、精耦合处理及数字控制算法实现编程。实际调试证明该数字控制系统不仅能有效改善转台控制系统的可靠性,而且包括角度测量及反馈信号处理和数字控制在内的全部算法能在小于0.2ms的采样周期内完成,大大提高了控制系统的实时性,为进一步提高转台控制性能奠定了基础。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-18
  1.1 高精度测试转台的研究目的及发展概况  9-10
    1.1.1 研究目的  9
    1.1.2 转台发展状况  9-10
  1.2 先进控制理论在转台中的应用状况  10-14
    1.2.1 常用的转台控制算法  10-11
    1.2.2 切换系统控制理论  11-14
  1.3 转台系统的数字控制实现  14-16
    1.3.1 转台的数字化实现方案  14-15
    1.3.2 控制类DSP 芯片的结构及主要特点  15-16
  1.4 课题主要研究内容  16-18
第2章 转台控制系统设计  18-29
  2.1 引言  18
  2.2 转台控制系统总体方案  18-21
    2.2.1 总体构成  18
    2.2.2 电机参数及驱动方式  18-19
    2.2.3 角位置反馈系统方案  19
    2.2.4 速度反馈传感器选择  19-20
    2.2.5 硬件方案设计  20-21
    2.2.6 软件方案设计  21
  2.3 转台系统控制器设计  21-28
    2.3.1 传统双模式控制的子控制器设计  21-26
    2.3.2 转台系统的双模式切换控制  26-27
    2.3.3 传统双模式控制分析  27-28
  2.4 小结  28-29
第3章 基于切换系统H∞控制方法的转台控制器设计  29-46
  3.1 引言  29
  3.2 理论初步  29-33
    3.2.1 切换系统基础理论  30-32
    3.2.2 若干线性矩阵不等式重要引理  32-33
  3.3 切换系统动态输出反馈 H_∞ 控制  33-39
    3.3.1 问题的描述  33-36
    3.3.2 控制器综合  36-39
  3.4 基于切换系统动态输出反馈H∞控制的转台控制系统设计  39-45
  3.5 小结  45-46
第4章 转台控制系统的硬件设计  46-61
  4.1 引言  46
  4.2 角度测量及反馈系统接口设计  46-49
    4.2.1 激磁电源部分及角度反馈信号处理模拟电路硬件设计  47-48
    4.2.2 粗、精通道耦合计算机处理部分硬件设计  48-49
    4.2.3 反馈接口部分的硬件设计  49
  4.3 串—并转换接口硬件设计  49-52
  4.4 DSPLF2407A 处理器的最小系统及外扩接口设计  52-59
    4.4.1 DSPLF2407A 最小系统设计  52-54
    4.4.2 64 位指令给定数据输入接口硬件设计  54-56
    4.4.3 未耦合的角位置信息读入及耦合后的角位置输出接口设计  56-57
    4.4.4 16 位A/D 转换输入接口及D/A 转换输出接口设计  57-59
  4.5 硬件抗干扰措施  59-60
  4.6 小结  60-61
第5章 转台控制系统的软件设计  61-73
  5.1 引言  61
  5.2 操作界面程序设计  61-62
  5.3 粗、精耦合计算机处理软件设计  62-63
  5.4 串并转换单元的软件设计  63-66
    5.4.1 软件功能及整体结构设计  63-64
    5.4.2 串—并转换单元的初始化处理及主程序设计  64-65
    5.4.3 串并转换单元同上位机串行通讯处理程序  65-66
  5.5 主控数字系统的软件设计  66-71
    5.5.1 双控制器离散化处理  66-68
    5.5.2 主控数字系统初始化处理设计  68-69
    5.5.3 主控数字系统键盘中断处理子程序设计  69-70
    5.5.4 主控数字系统采样定时中断处理子程序设计  70-71
  5.6 软件设计上的抗干扰措施  71-72
  5.7 小结  72-73
结论  73-74
参考文献  74-80
致谢  80

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统 > 计算机控制、计算机控制系统
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