| 题名 | 光电平台平稳低速运行技术研究 |
| 作者 | 侯云海 |
| 答辩日期 | 2009-01-22 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院长春光学精密机械与物理所 |
| 授予地点 | 长春光学精密机械与物理所 |
| 导师 | 熊经武 |
| 关键词 | 光电平台 低速 摩擦 抖动 自适应控制 库仑摩擦模型 Stribeck摩擦模型 |
| 其他题名 | Study on Balanced and Low-Velocity Circulation Technique for Opto-Electronic Platform |
| 学位专业 | 光学工程 |
| 英文摘要 | 近些年来，光电平台作为一种高智能化、高精确性的综合监控平台设备已越来越受到人们的瞩目，并被广泛地应用于各种军事及民用领域。在当今世界，国防的科技水平已成为一个国家立足于世界的基石，其水平优劣已直接决定了一个国家可持续发展的能力。而且，随着世界军事格局的日新月异和军事装备的推陈出新，传统的基于地面的固定监控、测量设备已远远不能满足现代国防的需求，光电平台正是在这种需求下应运而生的。凭借着其独特的灵活性、机动性和精确性已经越来越广泛地在日常生活及国防上发挥着巨大的作用，时刻保护着国家财产和人民生命的安全。 光电平台伺服系统作为光电跟踪系统的硬件设备，在光电跟踪系统的研制中具有重要作用。平台伺服系统的位置精度和速度平稳性是光电跟踪系统设计中的重要指标。平台伺服系统的低速工作精度受到以摩擦力矩、电机波动力矩为主的扰动力矩的影响，而摩擦力矩和电动机波动力矩的减小又受到平台制造工艺水平的限制，因此对于平台伺服系统的低速特性以及抖动补偿的研究成为一项必要的研究内容。 本文首先对光电平台伺服系统的低速特性进行了分析，从理论上讨论了影响平台伺服系统低速性能的主要因素。光电平台系统是一个较复杂的设备，其控制系统的组成与信号传递关系也十分复杂。其伺服控制系统的主要任务是：根据飞控中心发送的工作命令，对光电平台系统进行驱动和控制，以实现其相应的功能。平台伺服系统的数学模型是伺服系统低速摩擦补偿研究的基础，在对系统进行了认真研究的基础上，建立了平台伺服系统的数学模型。同时对于组成系统的其它主要环节，也建立了相应的数学模型。 针对非线性摩擦对系统低速性能的影响，根据自适应控制理论，采用李雅普诺夫稳定理论，设计了基于库仑摩擦的模型参考自适应控制系统。对于基于非模型的摩擦补偿，首先通过实验确定了平台伺服系统的传递函数，然后采用改进型的双PID控制器进行设计校正，提高平台伺服系统的稳定裕度和开环截止频率，保证整个平台伺服系统的闭环带宽大于20Hz。对于基于模型的摩擦补偿，论文讨论了基于两种摩擦模型的摩擦补偿方法，即基于库仑摩擦模型和基于Stribeck摩擦模型。通过实验确定库仑摩擦力矩、静摩擦力矩及临界Stribeck速度。利用模型参考自适应控制理论和李雅普诺夫第二稳定定律，分别对库仑摩擦模型和Stribeck摩擦模型的摩擦补偿方法进行设计研究，使平台的伺服系统的低速特性满足控制要求。 最后，对于所采用的自适应控制算法进行补偿的效果进行了仿真和实验研究，并与采用传统PID算法进行补偿的效果进行了比较。通过仿真和实验，可以清楚地看出基于库仑摩擦模型和基于Stribeck摩擦模型的摩擦补偿比改进的双PID控制算法在处理摩擦力矩干扰上更具有优势，摩擦力矩的补偿效果更为理想。同时也证明了基于Stribeck摩擦模型的摩擦补偿算法比基于库仑摩擦模型的算法更接近工程实际，平台的伺服系统的低速性能更能得到大幅的改善和提高。 仿真和实验结果还表明，采用自适应控制算法进行的补偿，具有控制器设计简单、参数整定方便，且可以更为有效的抑制伺服系统在低速时的摩擦干扰，跟踪精度大幅提高的优点，可满足光电平台控制系统低速运行时的控制需求。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-03-21 |
| 页码 | 101 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://159.226.165.120//handle/181722/241]  |
| 专题 | 长春光学精密机械与物理研究所_中科院长春光机所知识产出 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 侯云海. 光电平台平稳低速运行技术研究[D]. 长春光学精密机械与物理所. 中国科学院长春光学精密机械与物理所. 2009. |
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