基于dsPIC的装弹机协调器智能控制系统的设计与研究

来源 :内蒙古科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhujiang_doctor
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论文以坦克自动装弹机协调器的控制系统为背景,要求根据打击目标的不同需要选取不同类型、不同重量、不同质心的弹种,即控制系统负载的转动惯量具有不固定的因素。控制系统如果采用经典PID控制方式,则在转动惯量出现变化后会造成系统性能下降,甚至失稳。为了解决转动惯量的变化带来的控制问题,所以采用智能控制算法针对该问题进行进行分析和研究,并进行仿真验证。论文给出了控制系统的总体设计方案,进行了系统硬件的具体设计与工程实现。硬件平台选用微芯公司生产的电机专用数字信号控制器dsPIC30F6010A为整个控制系统平台的核心。控制系统采用电流环、速度环、位置环三闭环结构,由dsPIC30F6010A主电路、IPM驱动信号增强与隔离电路、CAN通信电路、绕阻电流信号检测电路、智能功率开关精确保护电路等组成。控制系统还具备过压保护、过流保护、漏电流检测等能够增强系统可靠性的功能。系统三闭环结构中的内环(电流环、速度环)采用经典的PI控制方式,系统的外环(位置环)采用单神经元自适应PID控制的智能控制算法。设计在电机的工作原理和系统的执行机构的基础上,建立了带有转动惯量因素的控制系统数学模型;利用Matlab对经典PID控制方式进行仿真,仿真结果表明系统的转动惯量变大会导致系统的超调量增大,转动惯量变小则有可能导致系统不稳定;采用Matlab的M语言编写了基于改进学习规则的单神经元自适应PID控制文件对系统模型进行仿真研究,结果表明系统转动惯量在允许的范围内,以至于超出允许范围30%的情况下,系统的控制效果差异很小,且无超调,说明单神经元自适应控制对系统转动惯量变化具有很强的适应性,虽然智能控制算法中的控制参数还需要进行现场试验而定,但其实用意义是毋庸置疑的。在完成单神经元自适应PID控制设计的同时也尝试利用多模型的经典PID控制方式,结果表明也可以部分达到不受系统转动惯量变化的影响,但是这样的系统必须是转动惯量十分明确的环境下才具有实用意义,如果出现了没有明确的转动惯量,同样会导致系统的控制效果不佳。
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