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提高光电跟踪伺服系统精度关键技术研究

作　者: 林森
导　师: 陈娟
学　校: 长春工业大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 模型参考自适应控制 光电跟踪 伺服控制 MATLAB/SIMULINK
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


为了提高光电跟踪伺服系统的精度,本文主要针对当前的研究状况,采用模型参考自适应控制,来讨论该如何在复杂的环境中提高光电跟踪伺服系统精度的问题。目前提高光电跟踪伺服系统精度的办法很多,有古典控制理论,也有现代控制理论。但对于目标速度快,加速度大,变化随机,非线性,不稳定等问题目前还没有很好的办法可以解决。在文中主要介绍了自适应控制在光电跟踪系统中的应用,采用自适应控制方法可以对于以上情况使系统很好的适应外界环境的变化而更好的调节参数,提高了控制效果和精度。本文循序渐进的阐述了自适应控制在光电跟踪系统中应用的发展历史。文中首先介绍了光电跟踪伺服控制系统的硬件结构,和直流力矩电动机调速的方法。然后在前人研究的基础上,通过已知的传递函数模型,建立速度回路和位置回路的数学模型,并完成在仿真环境中BODE图的绘制。通过对BODE图的分析,可以得知系统是稳定的。在已经确立的数学模型的基础上,分别采用Lyapunov稳定性原理和MIT理论两种方法推导出系统的自适应律。用已知的自适应律在仿真环境中进行仿真实验得到实验结果。再通过实验图像的比对,得出自适应控制方法比双闭环控制方法更稳定,而在自适应控制方法中Lyapunov方法更稳定。在结果中通过对实际模型与参考模型和未加控制方法模型的比对,得出实际模型与参考模型相接近,最后在一点之后重合,误差为零。而未加控制方法的模型与实际模型和参考模型之间有一定的差距。最后得出结论,本文中采用的自适应方法有效的提高了光电跟踪系统的精度。仿真结果证明了该方法的可行性。

全文目录


摘要  2-3
Abstract  3-6
第一章 绪论  6-14
  1.1 本课题的来源及背景  6-7
    1.1.1 本课题的来源  6
    1.1.2 本课题的背景  6-7
  1.2 论文选题在该领域国内、国外研究现状  7-11
    1.2.1 国外现状  9-10
    1.2.2 国内现状  10-11
  1.3 本文的主要内容及研究意义  11-13
    1.3.1 研究意义  11-12
    1.3.2 主要内容  12-13
  1.4 本章小结  13-14
第二章 光电跟踪伺服控制系统  14-28
  2.1 光电跟踪伺服系统组成  14
  2.2 直流电机调速  14-20
    2.2.1 直流脉宽调速系统的优点  15-16
    2.2.2 脉宽调制变换  16-19
    2.2.3 单极式PWM功率放大器  19
    2.2.4 受限单极式PWM功率放大器  19-20
  2.3 伺服系统的跟踪精度  20-22
  2.4 数学模型的建立  22-27
    2.4.1 速度回路设计  24-26
    2.4.2 位置回路设计  26-27
  2.5 本章小结  27-28
第三章 自适应提高速度平稳性  28-38
  3.1 模型参考自适应控制系统  28
  3.2 自校正控制系统  28-29
  3.3 自适应控制的主要理论问题  29-30
    3.3.1 收敛性  30
    3.3.2 鲁棒性  30
    3.3.3 品质分析  30
  3.4 模型参考自适应控制在光电跟踪系统中的应用  30-34
    3.4.1 模型参考自适应控制系统典型结构  30-31
    3.4.2 Lyapunov稳定性理论  31-32
    3.4.3 Lyapunov自适应控制律的推导  32-34
  3.5 M¨可调增益自适应控制  34-37
    3.5.1 MIT方案提出  34-35
    3.5.2 MIT自适应控制律推导  35-37
  3.6 本章总结  37-38
第四章 光电跟踪伺服控制系统的设计及实验结果  38-48
  4.1 仿真模型的建立  38-47
    4.1.1 采用双闭环控制系统建立的仿真模型  38-40
    4.1.2 采用Lyapunov原理建立仿真模型  40-43
    4.1.3 MIT法建立的仿真模型  43-47
  4.2 实验结果  47-48
第五章 总结与展望  48-49
  5.1 总结  48
  5.2 展望  48-49
致谢  49-50
参考文献  50-53
附录  53-54
作者简介  54
攻读学位期间的研究成果  54-55

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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
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