目标驱逐平台伺服控制技术的研究与实现

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随着舰载监控设备的普及,舰船航向变化及舰船自身晃动等引起平台偏转,从而造成目标跟踪失败。通过稳定控制技术来补偿舰船运动和载体扰动获取平稳的监控效果。本课题以此为研究背景,对目标驱逐平台的稳定控制技术进行研究。  论文首先对稳定平台的机械结构进行分析研究,并详细阐述了稳定控制系统设计的总体方案,包括硬件平台的设计、软件设计和稳定控制算法的设计。其中硬件设计有姿态信息变化量采集、手柄控制信息采集、编码器信息采集、远程通信、串口通信等硬件电路设计。软件设计包括软件模拟IIC实现姿态信息的采集,并解算出姿态信息变化量;手柄控制信号的AD采集、远程控制信息的传输、编码器信息的采集、串口通信协议的实现。  在设计的软硬件平台的基础上,搭建以STM32F103VET6微处理器为控制核心。以混合式步进电机作为执行器件的实验平台。由处理器解算出稳定平台的姿态变化角度值,通过驱动步进电机运转,来补偿航向变化与载体扰动所带来的拍摄角度偏差值。在此基础上增加了现场的手柄控制功能和远程的以太网控制功能。  同时本课题重点研究了稳定平台的稳定控制算法。本文介绍了传统控制算法在稳定控制上的应用现状。针对传统PI控制在本设计应用中存在的问题,设计了以模糊PI控制为核心的新型PI控制算法。通过实时调节比例、积分环节的系数解决了传统PI控制算法中存在的超调、震荡及延时较长的问题。通过实验分析可知,与传统PI控制相比,本课题的稳定控制算法具有更高的实时性与稳定性。  最后论文对稳定控制系统的硬件平台进行调试。应用本文提出的稳定控制算法,将控制过程产生的控制数据传输至上位机,得到稳定控制系统的实际控制曲线图。通过对各偏转角度值运行曲线分析,验证了稳定控制算法的可行性,完成本课题所有的内容。
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