转台是一种复杂的集光学、机械学、电机学等多学科于一体的现代化军事设备,在航天航空领域、雷达通信、模拟飞行器运动系统、制导系统中都发挥了极其重要的作用。转台系统的伺服控制性能对上述设备性能有主要的影响,为此,研究高精度的转台系统伺服控制技术对我国军工业的发展具有重大意义。目前,我国的陆地边防监控设备布控还不够完善,伺服跟踪转台产品需求量大,传统以人工手段的边防监控无法满足现实需求,亟需研制新一代高精度边防光电监控系统,有效提高边防管控能力。本论文针对成都零启动自动控制技术有限公司某一型号边防监控用单轴转台,以无刷直流力矩电机为驱动电机,开展高性能伺服跟踪转台控制算法的研究,解决其转台控制系统中存在的控制精度不高、响应速度慢等问题。本论文主要围绕转台控制系统数学模型的建立、转台控制系统控制算法的研究、转台实物平台的设计及实验等,开展如下工作:1.首先讨论了转台系统的发展历史以及国内外的研究现状,阐述了本课题的意义;介绍了转台控制系统的结构组成。随后以无刷直流力矩电机为控制对象,根据机理分析法建立了转台的数学模型,并分析了转台控制系统的摩擦特性,建立了基于Stribeck效应的摩擦模型。2.提出了一种改进滑模控制算法,以提高转台控制系统的响应速度、跟踪精度和抗干扰能力。首先,以指数趋近律为参考对象,针对传统滑模控制存在的不足,提出了一种新型趋近律,通过分析其滑模特性验证了稳定性。其次,基于此趋近律设计了滑模控制器。再此基础上,搭建了转台改进滑模控制系统的仿真模型,通过输入不同的位置信号,测试转台控制系统对参考位置的跟踪性能。仿真结果显示,所提出算法不仅提高了控制性能,还在一定程度上抑制了抖振。3.将模糊控制引入进滑模控制系统中,设计了单轴转台模糊滑模控制器。首先,简要介绍了模糊控制原理和模糊控制器的组成。其次,将模糊控制与滑模控制相结合,设计了模糊滑模控制器,通过理论分析了其稳定性。搭建了转台模糊滑模控制仿真模型,通过对比传统滑模控制算法,验证了该算法不但可以提高控制精度和响应速度,而且也能对滑模控制产生的抖振产生抑制效果。4.开展了转台控制系统的实现与实验分析。设计了转台系统硬件部分,完成了转台控制器的设计,搭建了转台控制系统平台,实现了对转台实物的有效控制。通过上位机绘制的曲线分析了所提出控制算法的控制性能,结果显示所提出算法均能实现转台对参考位置信号的有效跟踪,误差控制在±5mrad以内,满足控制要求。