发射架伺服系统的设计及控制算法研究

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伺服系统应用范围广泛,在工业、军事、宇航等社会多个领域中都起着不可或缺的作用,带来了现代工农业的长足进步,大大提高了生产效率和产品质量。本课题源于与国内某航天研究所合作的某型系统实际项目,任务是研制该项目中的伺服控制系统。本文完成了基于TMS320F28335的位置伺服系统软、硬件设计和调试。针对该系统惯量大、高低系统采用新型电动缸结构、技术指标较高等特点,本文做了以下工作。首先,设计总体方案,采用位置闭环交流永磁同步电机伺服系统。针对高低系统重心偏移的问题,采用电动缸作为执行机构;计算了执行电机和电动缸所需的功率和负载,并留有一定裕量,选择了合适的执行机构。其次,在展开实际工作之前,建立了方位、高低两套伺服系统模型,目的是明确方案的可行性,消除可能存在的设计缺陷。分析了相关控制算法,通过模型仿真初步估计了本系统的性能。再次,本文进行了系统软、硬件设计。为了提高控制效果,选择具有强大计算能力的TMS320F28335DSP作为控制芯片,选择高精度的DA转换单元、位置反馈单元等器件。目标信号和反馈信号传输的稳定性、可靠性和发送频率将对控制性能有很大影响,所以采用CAN总线通信保障通信质量。控制算法对性能指标也有显著影响,选用带前馈补偿的PID控制算法可以大大减小误差。然后,完成了硬件板卡制作、器件装配和软件调试,现场调试结果达到要求。最后,针对实际调试过程中发现常规PID难以满足惯量负载变化的问题,完成了带前馈补偿的模糊PID控制器的仿真,并取得更好的效果,后期将在工程中验证使用。
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