一、变结构控制方法在转台伺服控制系统中的应用（论文文献综述）
杨雪梅[1]（2021）在《像移补偿装置系统建模及控制研究》文中指出像移补偿装置因具有高稳定性、高灵活性、结构简单等优点,已经成为不可缺少的测试惯性器件装置。不仅在航空航天、军事方面,而且在民用工业等领域内也得到广泛应用,其精度对惯性元件的测试结果也存在直接影响。到目前为止,对像移补偿装置研究主要涉及其软硬件设计、动力学分析、像移补偿装置解耦等方面,但关于像移补偿装置系统控制技术方面的研究还不完善,然而要想获得最佳的控制性能,实现精密控制就显得尤为重要。本文以像移补偿装置为研究对象,主要工作如下:（1）像移补偿装置系统建模按照技术指标对自行设计的像移补偿装置机械结构进行描述。根据像移补偿装置三个轴架在三个自由度下运动特点,对各轴框架坐标系进行定义,推导出三个轴架固连的坐标系转动角度相互之间的转化关系,为系统解耦做铺垫。最后根据像移补偿装置的总体尺寸、驱动方式确定了电机型号,并对其进行系统建模,为系统辨识奠定基础。（2）在像移补偿装置各轴架运动学模型基础上进行解耦分析根据重力矩在相邻两个轴架间的转换关系式,得到像移补偿装置三个轴架的运动学方程,并在此基础上对装置三个轴架耦合性进行分析。又根据李导数算子得到解耦控制律,并用Matlab中的Simulink模块搭建解耦控制器,对其进行仿真,为下面像移补偿装置非线性系统辨识和控制算法的设计与分析打下基础。（3）提出一种改进布谷鸟搜索算法对像移补偿装置非线性Wiener系统进行辨识提出一种改进的动态自适应发现概率的布谷鸟搜索算法（Adaptive Probability of Cuckoo Search algorithm,APCS）,根据布谷鸟的飞行机制来动态调整发现概率取值实现对非线性Wiener系统模型参数辨识。同时选取两组标准测试函数对传统布谷鸟算法（Cuckoo Search algorithm,CS）、自适应步长布谷鸟搜索算法（Adaptive Step size Cuckoo Search algorithm,ASCS）及APCS算法进行性能比较,并通过系统辨识采集到的实验数据对APCS的全局搜索能力进行验证。（4）设计一种滑模变结构控制器用于所辨识的像移补偿装置系统针对像移补偿装置系统的非线性与不确定性,设计一种基于改进趋近律的滑模变结构控制算法,即在双幂次趋近律基础上增加指数项。将滑模控制方法以s=1为临界值,将系统到达滑模面分为两个阶段,加快系统的响应速度,并降低系统抖振,减小稳态误差。然后根据提出的控制策略进行控制器设计,借助李雅普诺夫稳定性（Lyapunov stability）对其进行收敛性分析。最后,根据设计的控制器利用Matlab中的Simulink模块搭建控制系统,并通过阶跃输入信号与正弦输入信号下得到的系统响应曲线对系稳定性进行分析,验证其合理性与有效性。
邵蒙[2]（2020）在《基于永磁同步电机的大型望远镜预测跟踪控制技术的研究》文中研究说明望远镜系统是一种在天文观测、空间通信、空间目标监测等领域均发挥了重要作用的综合型远程观测设备。望远镜的口径直接决定了其远程观测能力,随着望远镜口径的不断增大,伺服系统驱动电机承载的负载也随之增大。一方面,直接驱动方式以其连接刚度高、无齿轮间隙等优点,近年来在大型望远镜中得到了较多的应用。另一方面,较大口径的望远镜系统要求驱动电机提供更大的力矩来带动望远镜负载转动。相比直流有刷电机,交流永磁同步电机（Permanent magnet synchronous motor,PMSM）以其较高的转矩惯量比、更强的可靠性以及优良的低速性能成为望远镜直驱系统驱动电机的首选。近年来,国际上已经有多款建成的或计划在建的大型望远镜系统选择了永磁同步电机直接驱动的传动方式。但是国内对采用永磁同步电机直驱形式的大型望远镜系统的研制工作相对较少,相关技术的研究相对还不够完善。因此,开展采用永磁同步电机直驱形式的望远镜系统的研制工作,并对其伺服系统的关键技术和相关控制策略进行深入研究,具有重要的工程意义。本课题将以中科院长春光机所某地基光电望远镜为依托,对永磁同步电机伺服控制系统进行研究。通过采用预测控制等复合控制策略,在保证跟踪精度的同时,改善望远镜控制系统的动态响应性能,并增强系统的鲁棒性、提高系统的抗扰动能力。为大型望远镜伺服控制系统设计与研发,提供一些思路并积累相关的工程经验。本文的研究内容主要包括以下几方面:首先,完成了永磁同步电机的驱动控制器硬件装置研制,并在此装置基础上完成了基于矢量控制策略的永磁同步电机驱动算法的嵌入式实现,为工程项目提供了硬件平台。采用正弦扫频法对望远镜方位轴转台系统进行频率测试,获得了望远镜方位轴转台系统的频率特性曲线。另一方面,为了获得系统的控制模型,设计了基于滑模参数观测器的机械参数辨识方法,对望远镜方位轴转台系统的主要机械参数—转动惯量进行辨识,该结果可以用于本文设计的预测控制器中。在滑模观测器的设计过程中,通过一定的结构改进,使参数的调整变得简单。然后分析了滑模观测器其自身的低通滤波特性,分析了观测器增益参数对其观测输出效果的影响。通过该方法设计的观测器,十分利于工程在线调整,并且获得了良好的观测效果。为了提升系统动态响应性能和鲁棒性,提出了一种基于广义预测和滑模补偿的鲁棒跟踪控制方法,该方法利用广义预测控制（Generalized predictive control,GPC）策略改善系统动态响应性能。为了克服模型失配、参数摄动等未建模扰动对控制效果的影响,引入了滑模控制补偿结构。该方法可以在不损害预测控制器原有性能的前提下,对由模型失配、参数摄动等系统内部扰动造成的影响有较好的抑制效果。详细介绍了PMSM控制系统各环路控制器的设计思路和实现方法。对望远镜系统预测控制方法实现过程中可能遇到的各类扰动进行总结,分析了各类扰动对传统广义预测控制方法造成的影响。为了克服各类扰动对系统控制性能的影响,提出了基于预测控制和观测器补偿的抗扰动复合控制方法。设计了基于高阶终端滑模观测器（High-order terminal sliding mode observer,HTSMO）的速度预测跟踪控制器和基于扩张状态观测器（Extended state observer,ESO）的位置预测跟踪控制器。该方法通过设计扰动观测器并行于预测控制器的复合控制结构,实现对系统扰动的在线估计和前馈补偿,来抑制系统扰动对控制效果的不利影响。该控制策略可以在保证预测控制器原有良好动态性能的同时,较大程度地增强了系统的抗扰动能力和鲁棒性,并最终提高了系统跟踪精度。仿真和实验证明了该方法的有效性,相比于传统的PI控制方法,系统跟踪0.001°/s位置斜坡信号和正弦信号的跟踪误差RMS值分别降低了46.2%和30.4%。理论分析和实验证明,本文提出的基于鲁棒广义预测控制和观测器补偿的永磁同步电机跟踪控制策略,不仅具有设计简单,易于实现,调试方便等结构优势,同时可以使被控系统具有更快的动态性能和更强的抗扰动能力,使系统的控制性能得到了较为全面的提升。
张建强[3]（2020）在《舰载激光通信视轴稳定控制技术研究》文中进行了进一步梳理视轴稳定控制技术是激光通信系统的关键技术,该控制技术目标实现激光通信端机之间建立收发链路并在长时间内高精度对准,是实现激光通信的前提条件。但是,在复杂海况环境下,舰载激光通信系统受海浪摇摆、船体运动导致的六自由度姿态扰动及系统内部非线性扰动的影响,激光视轴不能稳定于目标终端探测器靶面,导致激光通信技术不能成功实现。对于克服复杂海况环境和保证高精度视轴对准指标的双重要求,传统的控制策略已经不能满足激光通信视轴对准精度的设计需要,因此必须研究有效的现代控制方法建立激光通信视轴稳定控制系统实现视轴高精度控制。本文从以下四个方面进行研究分析以提高激光视轴的对准精度:其一,研究高精度伺服转台控制技术,该技术是实现视轴高精度跟踪控制的基础和保证。转台伺服控制器采用现代控制的设计思想,将力矩不均、摩擦力、系统参数摄动等非线性扰动统一归结为非线性因素进行理论研究,通过设计鲁棒性强的滑模控制算法实现对非线性扰动的整体抑制,进而保证对伺服转台的高精度控制。其二,研究海浪及舰船运动姿态扰动前馈补偿技术,该技术为姿态扰动一级隔离技术。本文分别分析海浪导致的船体艏摇、横摇、纵摇以及舰船前进、横漂、起伏运动对视轴稳定性的影响,采用欧拉角解算方法建立姿态转移矩阵并数据解耦推算出六自由度姿态扰动视轴模型,最后通过前馈速度补偿控制实现视轴初级稳定。其三,研究高精度视轴稳定控制技术,该技术属于姿态扰动二级隔离技术,也是激光通信控制系统粗跟踪控制技术。该技术本质上为位置环控制技术,即将图像脱靶量及转台位置融合数据作为信息源,通过设计高精度控制器控制目标光斑始终处于探测器靶面中心,实现激光视轴高精度对准。其四,研究脱靶量数据滞后补偿技术,由于探测器光电转换时间,脱靶量滞后编码器数据,该问题会导致控制系统精度降低,视轴稳定性变差。为此,本文基于目标光斑运动模型及自适应卡尔曼预测滤波算法建立了共轴跟踪控制系统,该系统能有效估计脱靶量滞后数据,进一步提高了视轴对准精度和系统的稳定性。本文在研究中分别开展了高精度转台伺服控制实验、等效海况视轴初级稳定实验、高精度视轴稳定控制实验,实验结果证明本文控制策略能有效隔离海浪姿态扰动及系统内部非线性扰动对视轴精度的影响,充分满足激光通信视轴对准精度指标要求,为后续激光通信技术的研究与实践提供有力支撑。并且,实验结论进一步验证了本文提出的新型无抖振滑模控制算法、新型快速滑模控制算法、视轴姿态扰动模型、自适应卡尔曼滤波算法的有效性。
徐浩然[4]（2020）在《小型无人机光电吊舱视轴稳定技术研究》文中进行了进一步梳理随着对侦察领域要求的不断提高,通信距离更远、速率更快、图像更清晰、抗干扰能力更强及精度更高的机载激光通信平台成为当今社会发展的需求。同时,机载平台和光学终端的小型化、轻量化将是未来发展的一大方向,且将会具有广阔的市场前景。而机载激光通信视轴的稳定是建立激光通信链路的基础与前提。机体自重与载重的减小势必会令其平台特性发生变化。工作时,所受到的风阻、摩擦扰动、载机的低频扰动和高频振动,以及光电吊舱受到振动传导都会与大重量大体积无人机有些许差异。另外光学终端在小型化的同时,传统复杂的跟踪系统也面临着结构简化的一大挑战。为了满足轻小型无人机机载激光通信对视轴稳定精度以及控制系统的特殊要求,本文首先介绍了国内外机载激光通信以及视轴稳定平台的发展概况和趋势。并以机载平台的视轴稳定为最终目标,主要完成了以下三个方面的研究。首先,分析了轻小型无人机平台所受扰动的影响因素,并设置测量试验量化分析了该平台的振动特性并与一些主流机型的振动误差进行对比。这一实验为视轴稳定控制器的设计和实现打下了基础。其次,通过利用嵌入式平台NVIDIA Jetson nano实现GPU CUDA并行计算加速,优化了质心提取算法。通过缩短质心计算时间,进而缩短闭环回路控制时间,从侧面提高了控制系统的闭环带宽。最后,采用基于组合趋近律的离散滑模控制算法,采用反正切函数对组合趋近律进行改良,使之在实际工作中无需确定具体的趋近律切换点,提高了方法的易用性。引入离散系统的干扰观测器,进一步提高了控制系统的鲁棒性,并对该算法进行了仿真和试验。在完成以上三方面研究的基础上,还对整个视轴稳定系统进行了多个实验,包括系统辨识、控制分系统动态跟踪实验、激光通信性能实验。实验验证,本系统所实现的视轴稳定精度达到160μrad左右。
费强[5]（2020）在《基于分段式永磁同步电机的大型望远镜控制关键技术研究》文中认为光电望远镜是观测空间目标的重要现代化设备,其需要光学、机械、电力等多个领域共同协作完成。随着天文学观测技术的发展,对空间目标观测的指标越来越高,而光电望远镜的跟踪性能直接影响被测目标的最终成像质量。这就要求望远镜伺服跟踪系统的跟踪精度不断提高,甚至达到角秒级。对于大型望远镜,为增加集光能力和分辨率,要求望远镜口径越大越好,然而口径增大将直接导致望远镜的体积和重量急剧增加。因此,望远镜驱动电机的选取至关重要,需要从电气参数、机械参数、加工、维护等多个方面进行考虑。永磁同步力矩电机相比有刷直流力矩电机具有较高的功率密度和较小的体积成为大型望远镜驱动的主流电机。然而,口径大于4米的望远镜对电机提出了更高的要求,无论从加工、运输、维护等方面,对永磁同步力矩电机分段处理是解决超大力矩输出的重要方案。分段式永磁同步电机隶属于永磁同步电机的范畴,在控制原理上可以借鉴整装式永磁同步电机。目前,国外已经有多台巨型望远镜使用此类分段式电机,国内仅有两所科研机构对基于分段式永磁同步电机的望远镜进行研发。因此本课题对于分段式电机的工程性研究具有重要的意义。多台分段式永磁同步电机的驱动方案是望远镜平稳运行的重要保障。本文介绍了一种驱动方案,并已成功应用到大型望远镜驱动系统中。此方案由主控制器协同六台力矩控制器组成。主控制器和力矩控制器均由DSP、FPGA及外围电路组成,功率驱动部分采用三菱公司的智能功率模块（Intelligent Power Module,IPM）,该模块具有过流、过压、欠压和过温检测功能。通过实际应用于望远镜控制系统,验证了驱动方案的可行性以及硬件系统的可靠性和高精度实时要求。在此硬件系统的基础上,对望远镜控制系统进行扫频测试,扫频信号覆盖较宽范围的望远镜运行频率,并利用谱分析法进行频率特性测试。频率特性测试得到一阶、二阶谐振频率是作为速度环和位置环控制器设计的主要参考依据。对于望远镜伺服控制系统的设计,比例积分微分（PID）控制器是使用最广泛的控制方法。本文基于分段式永磁同步电机的望远镜伺服系统,以工程应用的角度,设计了多环PID控制器。以电流环、速度环、位置环的顺序分别进行分析设计。为提高望远镜伺服系统的动态性能,采用模型预测控制算法对速度环控制器进行设计。详细的介绍了模型预测控制（Model Predictive Control,MPC）的基本原理,其具有多步预测、反馈校正、优化输出等优点。基于望远镜控制系统模型,建立了多步预测模型,设计了寻优价值函数。通过仿真和实验验证了模型预测速度控制器具有更好的动态性能。由于分段式永磁同步电机的特殊性,导致电机中不仅含有齿槽转矩,还会引入边端力矩扰动。本文分别对齿槽效应和边端效应进行了详细的介绍和分析,总结了两种效应均引起周期性的转矩脉动。转矩脉动抑制的方法分为电机本体优化设计和控制算法设计,并对目前的研究现状做了简单的综述。本文提出了模型预测迭代学习控制器,针对周期性转矩脉动进行迭代补偿,并在大口径望远镜主轴伺服控制系统平台上进行实验验证。经过对速度峰峰值的比较,以及对扰动频谱的分析,验证了提出算法的有效性,提高了望远镜控制系统的跟踪精度。大功率驱动器的死区效应和电机磁通谐波是引起电流谐波的主要因素。本文详细分析了磁通谐波和死区效应,并总结出电流谐波的主要影响阶次。分数阶控制（Fractional order control,FOC）是近几年来非常值得研究的控制算法,本文基于分数阶微积分的定义和理论,提出了分数阶谐振控制器,与积分模型预测电流控制器组成复合控制器。实验结果表明,相比于传统控制策略,提出的复合控制器不仅提高了电流的动态性能,而且有效的抑制了电流谐波,使电流稳态性能和速度稳态性能均得到提高。
崔宁豪[6]（2020）在《双轴跟踪转台伺服控制系统的建模及控制方法研究》文中提出高精度转台在军事、航天航空、光电领域等得到越来越广泛的应用。转台伺服系统一般是由转台机械本体和运行控制系统等构成,是雷达、坦克、射电天文望远镜等装备的重要组成部分。主要性能指标包括系统的响应速度、低速运行平稳度和跟踪精度、抗干扰能力等。本文以某双轴跟踪转台为研究对象,对其进行稳定跟踪控制算法的研究。因为摩擦、齿隙、机械形变等扰动因素的存在使得双轴跟踪转台系统具有非线性的特点,滑模变结构控制算法对非线性系统有着较好的控制效果,本文设计的基于积分型切换增益的滑模变结构控制方法能保证控制系统的跟踪稳定性并且有较好的摩擦干扰抑制能力。本文的主要内容是研究双轴跟踪转台的系统稳定跟踪控制问题,具体的工作如下:第一,通过机理模型建立双轴转台系统的单轴数学模型,同时对摩擦扰动进行Lu Gre模型的数学模型建立,并且根据坐标变换得到转台双轴联动的数学模型,这些工作为后续控制算法的构建和仿真模型奠定了基础。第二,本文针对双轴跟踪转台的结构,基于RTU-BOX实时仿真平台开发了包含上位机的实时控制系统。通过以太网通信实现串口通讯,实时数据读取、保存双轴跟踪转台系统的转速,为后续的Lu Gre模型参数辨识和控制算法做好实验准备。第三,根据所建立的双轴跟踪转台伺服系统模型,设计了PD控制算法、基于趋近律算法的滑模控制算法和基于积分型切换增益的滑模控制算法对双轴跟踪转台的稳定控制和稳定跟踪问题进行研究。其中,基于积分型切换增益的滑模控制算法不仅对摩擦扰动的抑制能力更强,而且鲁棒性更好。Simulink仿真和RTU-BOX实时仿真结果证明了本文提出方法的有效性。
曹伟[7]（2019）在《微纳CT用精密气浮转台控制系统研制》文中研究说明精密转台是一种集光机电于一体的机电设备,在众多领域具有重要应用,也光学精密检测与计量、纳米器件制造中的核心设备之一。转台伺服驱动控制是实现转台功能的重要技术之一,研究精密转台的伺服驱动技术具有十分重要的理论与应用意义。课题以微纳CT超精密转台为控制对象,着眼于实际应用需求,研究开发重庆大学ICT研究中心制造的精密气浮转台伺服驱动控制系统。论文主要研究工作如下:（1）分析了微纳CT用精密气浮转台的结构特点,从机械结构、驱动控制系统两方面详细分析了转台伺服控制系统的构成和工作原理。完成了转台伺服控制系统选型与总体控制方案设计。（2）以转台驱动部件—永磁无刷直驱力矩电机为对象,基于电磁学和动力学方程建立被控对象数学模型;并用不同控制算法（PID、Fuzzy-PID）对伺服控制系统闭环回路调节器进行详细设计;在MATLAB/Simulink环境下进行仿真研究,对比验证不同算法的有效性;并得出较优控制参数。（3）完成了转台伺服驱动控制系统的硬件、软件研制。研制了系统主控电路、功率放大电路、相电流检测电路、其他检测保护电路、通信电路、LDO电源电路;研制了上位机PC通信软件和下位机控制算法软件;完成了伺服系统控制策略的算法程序、服务和中断子程序。（4）搭建了实验平台,对所研制的转台伺服驱动控制系统进行实验研究,验证了硬件系统和软件的设计正确性。实验结果表明,研制的系统能实现精密转台转速和位置控制,具有较好的跟随性。
周占民[8]（2019）在《滑模变结构控制在机载光电平台中的应用研究》文中研究说明机载光电平台作为非常重要的无人机任务载荷,被广泛用于航空侦察、目标指示和定位、打击校射、战场毁伤评估、航空测绘等领域。它最主要的功能是隔离载机扰动,使光学设备的视轴具有稳定的空间指向并且稳定地跟踪指定目标。随着搭载的光学设备探测距离的不断加大,对机载光电平台性能指标的要求越来越高。精密伺服控制系统是机载光电平台的重要组成部分,其运动控制性能对机载光电平台的精度和性能的提高起到了决定性的作用。工程应用中,应用比较广泛的控制器仍然是传统的比例积分微分（PID）和超前滞后等线性控制器。这类控制器虽然使用起来比较方便简单,并且经过多年发展和完善在机载光电平台上的应用已经比较成熟,也能取得不错的效果。但是,当需要进一步提升系统性能时,这类控制器具有其固定的局限:首先,传统线性控制器对载体扰动、摩擦、质量不平衡、气流扰动、输出力矩波动、发动机震动等内部外部扰动和非线性效应的控制能力有限,依赖精确模型的控制器设计没有充分考虑未建模动态和系统参数变化的影响;其次,传统应用中对每个框架的单独控制对多个自由度之间存在耦合的多输入多输出（Multiple input and multiple output:MIMO）系统控制效果不理想。本文以某三轴机载光电平台为研究对象,针对以上问题进行了如下理论和应用研究。首先,分析了几种机载光电稳定平台的框架结构及特点,对被动隔振和主动稳定的机理,以及影响机载光电平台伺服控制系统性能的各类扰动进行了全面的分析。由于永磁同步电机具有转矩惯量比高、无电刷摩擦、高可靠性等特点,在机载光电平台控制系统中备受关注。本文对基于永磁同步电机驱动的伺服控制系统进行建模分析,得到同步旋转坐标系下的系统模型。在模型基础上设计了基本的滑模控制器,通过数值仿真验证了滑模控制器的抗扰动性能,并进一步分析了滑模控制器中切换增益过大容易造成抖振的问题,实际应用时必须加以抑制。其次,针对机载光电平台系统扰动复杂性的特点,本文提出了基于快速非线性跟踪微分器和扰动观测器的鲁棒滑模控制方法。由于滑模控制律的高切换增益容易造成抖振,并且一般情况下,在实际系统中没有加速度传感器的条件下,不容易获取信号的微分。因此在提出的鲁棒滑模控制器中加入快速非线性跟踪微分器和扰动观测器,跟踪微分器可以提供信号的微分,而扰动观测器除了可以利用其观测得到的扰动对系统进行补偿外,还可以有效的降低滑模控制律的切换增益从而降低系统的抖振效应。同时,为了降低输入信号噪声的影响,本文对快速跟踪微分器进行了改进。通过在单轴永磁同步电机试验平台上进行对比实验,证明了本文提出的基于快速跟踪微分器和扰动观测器的鲁棒滑模控制方法的有效性。再次,针对传统应用中对每个框架的单独控制带来的多个自由度之间存在解耦不彻底和未建模耦合特性等问题,本文针对三轴机载光电平台建立相对完善的三自由度耦合模型,模型充分考虑了研究对象三个框架之间的动力学耦合,并给出其动力学方程。在建立的模型基础上,提出了一种针对三轴机载光电平台的MIMO模糊滑模控制方法,方法的主要特点是利用模糊逻辑进行耦合补偿的同时还可以有效的减轻滑模控制的抖振效应。实验结果验证了所提方法的耦合补偿作用。最后,本文根据某项目的实际需要,进行了三轴机载光电平台系统伺服控制及驱动器的设计,对永磁同步电机SVPWM控制的数字化实现进行了详细的介绍。利用五轴摇摆台搭建实验系统对所提控制方法进行了验证和分析。实验结果表明,本文提出的三轴机载光电平台MIMO模糊滑模控制方法具有实际的可行性,引入快速跟踪微分器的改进算法在三轴机载光电平台稳定精度的提高方面具有明显优势。
韩强[9]（2019）在《起重机械轨道检测机器人激光姿态角自动调节系统研究》文中进行了进一步梳理近年来,随着智能化和自动化技术的发展,国内外的研究学者开始采用移动机器人技术来代替传统的人工方法进行起重机械轨道自动检测。起重机械轨道检测机器人在对轨道高度差自动检测时,其上的激光发射器和激光成像板的姿态角对检测准确性影响较大。目前激光姿态角调节受机器人车速变化以及轨道表面不平等因素影响,无法满足起重机械轨道自动检测要求。为此,本文结合起重机械轨道检测的具体要求,研究了起重机械轨道检测机器人激光姿态角自动调节系统,为起重机械轨道检测机器人研发与应用提供了技术基础和保障,对于提高起重机械轨道检测的效率和精度,具有十分重要的意义。主要研究内容和成果有:（1）激光姿态角自动调节系统总体设计与性能分析。根据起重机械轨道检测技术指标要求,研究了起重机械轨道自动检测方法及系统总体方案,设计了起重机械轨道自动检测系统核心装置轨道检测机器人总体结构;依据轨道高度差自动检测要求,分析了轨道检测机器人激光姿态角自动调节系统总体方案和所要达到的性能指标,对自动调节转台结构型式、尺寸和重量范围、运动范围、精度指标和控制方法等进行了分析。（2）激光姿态角自动调节转台传动性能研究。首先,根据空间啮合传动理论,对自动调节转台的核心零部件蜗杆蜗轮传动进行数学模型的建立,计算与校核蜗杆蜗轮的尺寸参数;其次,根据得到的尺寸参数使用Adams软件对蜗杆蜗轮啮合传动过程模拟仿真,分析蜗杆蜗轮副中心距误差、中间平面误差、轴交角误差等三个因素对传动精度的影响,得出轴交角误差对传动精度的影响最大,中间平面误差影响次之,中心距误差影响最小;然后,使用有限元分析软件对蜗杆蜗轮传动过程中所受应力进行仿真分析,结果表明,所设计蜗杆蜗轮传动性能满足预期要求;最后,基于有限元分析软件,对激光姿态角自动调节转台在起重机械轨道检测机器人工作时进行模态分析及平稳性分析,得到了转台前5阶的固有频率和振幅,仿真结果表明,来自转台内部的电机激励不会引起共振,来自轨道表面不平顺的外部激励振动不会影响转台的结构稳定性,该自动调节转台具有良好的抗干扰性。（3）激光姿态角自动调节转台控制方法研究。首先,根据激光姿态角自动调节转台工作环境情况,分析自动调节转台的工作方式,基于自动控制理论,建立自动调节转台伺服控制系统数学模型;其次,为提高自动调节转台控制性能,采用经典的PID控制,基于simulink仿真软件,对控制系统性能仿真,结果表明经典的PID控制下,系统的稳定性和输出误差没有达到期望的控制要求;最后,针对这一问题,应用滑膜变结构控制方案,采用基于指数趋近律方法,设计了滑膜变结构控制器,并搭建相应的simulink仿真模型,对系统的单位阶跃、正弦响应性能仿真分析,结果表明,滑膜变结构具有更好的快速响应性和更低输出误差,满足自动调节转台控制响应快速性要求,且能更好的抵抗外界干扰。（4）设计了激光姿态角自动调节控制系统软硬件,搭建了轨道检测机器人及激光姿态角自动调节试验平台。在标准的起重机械轨道上开展激光姿态角自动调节性能试验,结果分析得到:滑膜变结构控制下激光姿态角调节的时间比PID控制下要快0.11s,最大超调量减小2.1%,且运动平稳;当检测机器人在起重机械轨道上以最大速度行走时,自动调节最大误差0.2°,满足起重机械轨道检测的调节要求,达到了较好的预期效果。
佀明华[10]（2019）在《角度测量光电跟踪平台控制方法研究》文中研究说明本文以空间动态角度的测量为研究背景,重点研究了用于动态角度测量的光电跟踪平台的控制方法,分析了国内外光电跟踪平台控制方法。针对光电跟踪平台跟踪控制中存在的跟踪环输出延时问题,提出了基于输出延时观测器的跟踪位置环控制方法。针对光电跟踪平台的稳定控制中存在的单速度环控制稳定性差问题,引入了基于卡尔曼滤波的双速度环视轴稳定控制方法。对控制和跟踪方法进行了仿真分析和实验验证,取得了一些研究成果,对于光电跟踪技术和空间动态角度测量技术的发展具有重要的理论和现实意义。首先,分析国内外光电跟踪平台控制技术和动态角度测量技术的研究现状,根据角度测量的要求分析了角度测量光电跟踪平台性能指标。其次,光电跟踪平台控制过程中,传统的PID控制易受外界干扰和内环带宽的影响,导致光电平台的整体控制精度降低。引入了位置环的变饱和状态柔性变结构控制方法,设计了位置环变饱和状态柔性变结构控制器,提高了位置环的抗扰动能力和调节率。针对电视跟踪器存在的输出延时导致跟踪环不稳定的问题,提出了基于延时观测器的变饱和状态柔性变结构跟踪环控制,减小了输出延时对系统的影响。然后,针对单速度环控制对于抗干扰性能较差增加了以速率陀螺为测速元件的稳定环控制,整体构成了速度内环稳定外环的双速度环视轴稳定控制,通过仿真分析验证了双速度环的抗干扰能力优于单速度环。在使用陀螺测速的过程中会存在过程噪声和测量噪声,为此引入了基于卡尔曼滤波的双速度环视轴稳定控制方法。最后,提出一种基于光电跟踪平台的动态角度测量方法,利用光电跟踪平台的测角和测距功能来实现被测对象的动态角度测量,介绍了动态角度测量原理,进行了光电跟踪平台的控制实验和角度测量实验平台,通过实验验证了控制方法和角度测量方法的可行性。
二、变结构控制方法在转台伺服控制系统中的应用（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、变结构控制方法在转台伺服控制系统中的应用（论文提纲范文）
（1）像移补偿装置系统建模及控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题概述 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 课题研究背景及意义 |
| 1.2 像移补偿装置研究现状 |
| 1.2.1 国内外像移补偿装置发展现状 |
| 1.2.2 系统辨识发展现状 |
| 1.2.3 控制方法研究现状 |
| 1.3 本文的研究内容 |
| 第2章 像移补偿装置系统建模 |
| 2.1 像移补偿装置整体结构描述 |
| 2.1.1 性能指标及功能 |
| 2.1.2 装置机械结构设计 |
| 2.1.3 各轴坐标系定义 |
| 2.2 像移补偿装置伺服控制系统描述 |
| 2.3 像移补偿装置系统建模 |
| 2.3.1 确定驱动电机型号 |
| 2.3.2 装置系统建模 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 像移补偿装置运动学建模及解耦分析 |
| 3.1 三轴架运动学建模 |
| 3.1.1 俯仰轴架运动学建模 |
| 3.1.2 偏航轴架运动学建模 |
| 3.1.3 横滚轴架运动学建模 |
| 3.2 三轴架运动学耦合仿真分析 |
| 3.3 像移补偿装置解耦 |
| 3.3.1 基于李导数解耦 |
| 3.3.2 解耦仿真分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 像移补偿装置控制系统辨识 |
| 4.1 像移补偿装置控制系统辨识 |
| 4.1.1 控制系统辨识策略 |
| 4.1.2 控制系统描述 |
| 4.2 像移补偿装置控制系统辨识算法 |
| 4.2.1 基本布谷鸟搜索算法 |
| 4.2.2 改进的布谷鸟搜索算法(APCS) |
| 4.2.3 算法性能测试 |
| 4.3 像移补偿装置控制系统辨识实验 |
| 4.3.1 实验设置 |
| 4.3.2 辨识实验 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 像移补偿装置系统控制策略 |
| 5.1 滑模变结构控制原理 |
| 5.1.1 滑动模态的概念 |
| 5.1.2 滑模变结构控制界定 |
| 5.1.3 滑模变结构控制原理 |
| 5.2 基于改进趋近律的滑模变结构控制器设计 |
| 5.2.1 滑模变结构控制系统抖振现象 |
| 5.2.2 改进的双幂次指数趋近律 |
| 5.2.3 滑模变结构控制器设计 |
| 5.2.4 收敛性分析 |
| 5.3 三轴控制系统仿真结果及分析 |
| 5.3.1 控制系统搭建 |
| 5.3.2 控制系统仿真分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 攻读硕士学位期间研究成果 |
（2）基于永磁同步电机的大型望远镜预测跟踪控制技术的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 望远镜驱动控制系统的研究现状 |
| 1.2.1 望远镜驱动方式发展现状 |
| 1.2.2 望远镜直驱永磁同步电机发展现状 |
| 1.2.3 望远镜系统驱动装置发展现状 |
| 1.3 永磁同步电机控制策略研究现状 |
| 1.3.1 预测控制技术 |
| 1.3.2 滑模控制技术 |
| 1.3.3 自抗扰控制技术 |
| 1.3.4 智能控制技术 |
| 1.4 本文的主要研究内容和章节安排 |
| 第2章 永磁同步电机控制原理及驱动方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 永磁同步电机的工作原理和特点 |
| 2.3 永磁同步电机数学模型 |
| 2.4 永磁同步电机矢量控制策略原理及实现方法 |
| 2.4.1 矢量控制原理 |
| 2.4.2 矢量控制策略的坐标变换 |
| 2.4.3 空间矢量脉宽调制技术原理及实现方法 |
| 2.5 永磁同步电机矢量控制策略仿真验证 |
| 2.5.1 望远镜驱动控制系统仿真模型 |
| 2.5.2 矢量控制方法仿真结果 |
| 2.6 望远镜驱动控制装置 |
| 2.6.1 望远镜驱动控制装置硬件平台总体框架 |
| 2.6.2 望远镜驱动控制装置实现方法 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 望远镜方位轴驱动控制系统模型辨识技术研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 望远镜方位轴的动态分析模型 |
| 3.2.1 望远镜伺服系统的谐振特点分析 |
| 3.2.2 望远镜伺服系统的两惯性模型 |
| 3.3 望远镜方位轴的频域模型辨识方法 |
| 3.3.1 望远镜系统频率特性测试方法 |
| 3.3.2 测试数据处理和结果 |
| 3.4 基于滑模观测器的望远镜方位轴机械参数估计方法 |
| 3.4.1 滑模参数观测器的设计 |
| 3.4.2 基于滑模参数观测器的转动惯量估计方法 |
| 3.4.3 滑模参数观测器滤波特性和增益参数整定 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于广义预测控制的永磁同步电机控制方法研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 望远镜方位轴系统传统控制策略 |
| 4.2.1 望远镜方位轴伺服系统电流环PI控制器设计 |
| 4.2.2 望远镜方位轴伺服系统速度环PI控制器设计 |
| 4.2.3 PI控制器设计的局限性分析 |
| 4.3 基于连续时间模型的广义预测控制理论 |
| 4.4 基于广义预测控制原理的永磁同步电机电流跟踪控制方法研究 |
| 4.5 基于广义预测控制原理的永磁同步电机速度跟踪控制方法研究 |
| 4.5.1 基于广义预测控制原理的PMSM速度环设计 |
| 4.5.2 利用滑模控制补偿结构的鲁棒性设计与稳定性证明 |
| 4.6 基于广义预测控制原理的永磁同步电机位置跟踪控制方法研究 |
| 4.6.1 基于广义预测控制原理的PMSM位置环设计 |
| 4.6.2 利用滑模控制补偿结构的鲁棒性设计与稳定性证明 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 基于广义预测控制和扰动观测补偿的望远镜抗扰动复合控制方法研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 望远镜伺服系统扰动因素分析 |
| 5.2.1 内部扰动分析和研究现状 |
| 5.2.2 外部扰动分析和研究现状 |
| 5.3 采用预测控制方法时扰动对永磁同步电机系统控制性能影响分析 |
| 5.4 基于高阶滑模观测器和广义预测控制的永磁同步电机速度控制器设计 |
| 5.5 基于扩张状态观测器和广义预测控制的永磁同步电机位置控制器设计 |
| 5.6 广义预测控制和扰动观测器复合控制策略工程测试和性能分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 主要完成工作及结论 |
| 6.2 创新性成果 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（3）舰载激光通信视轴稳定控制技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 论文研究的背景及意义 |
| 1.1.1 无线激光通信技术概述 |
| 1.1.2 舰载激光通信控制技术概述 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 激光通信技术研究现状 |
| 1.2.2 舰载激光通信视轴稳定技术研究现状 |
| 1.3 激光通信视轴稳定关键技术 |
| 1.4 本文研究内容及章节安排 |
| 第2章 高精度转台伺服控制技术研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 激光通信粗跟踪伺服转台模型辨识 |
| 2.2.1 系统频域特性测试方法 |
| 2.2.2 系统频域特性测试实验 |
| 2.2.3 系统模型辨识 |
| 2.3 经典控制技术研究 |
| 2.3.1 经典PID控制技术 |
| 2.3.2 频域校正补偿技术 |
| 2.4 滑模控制技术概述 |
| 2.4.1 滑模控制技术概述 |
| 2.4.2 滑模控制基本理论 |
| 2.5 新型趋近律算法的滑模控制技术 |
| 2.5.1 具有扰动估计的新型无抖振趋近律算法 |
| 2.5.2 新型无抖振滑模控制器稳定性证明 |
| 2.5.3 滑动模态仿真 |
| 2.6 基于新型滑模控制器的伺服控制技术研究 |
| 2.6.1 转速阶跃响应实验 |
| 2.6.2 正弦引导实验 |
| 2.6.3 频域特性测试实验 |
| 2.6.4 实验小结 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 船摇姿态视轴扰动初级隔离技术 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 舰载环境下姿态扰动补偿技术概述 |
| 3.2.1 控制技术概述 |
| 3.2.2 控制技术要求 |
| 3.3 舰船运动分析及姿态扰动模型 |
| 3.3.1 舰船运动对视轴对准精度的影响 |
| 3.3.2 舰船前进运动 |
| 3.3.3 舰船横漂运动 |
| 3.3.4 舰船起伏运动 |
| 3.3.5 舰船运动对视轴脱靶量的影响 |
| 3.4 海浪摇摆动力学分析及姿态扰动模型 |
| 3.4.1 姿态动力学坐标系 |
| 3.4.2 姿态定义及姿态转移矩阵 |
| 3.4.3 舰船摇摆视轴扰动角度位置模型 |
| 3.4.4 舰船摇摆视轴扰动旋转角速度模型 |
| 3.5 视轴扰动仿真实验 |
| 3.5.1 视轴扰动角度模型仿真 |
| 3.5.2 视轴扰动旋转角速度仿真 |
| 3.5.3 基于姿态前馈补偿的视轴稳定仿真 |
| 3.6 基于六自由摇摆台的目标光斑跟踪实验 |
| 3.6.1 摇摆台单自由度旋转下目标跟踪实验 |
| 3.6.2 等效五级海况下目标跟踪实验 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 视轴稳定控制技术 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 控制技术概述 |
| 4.2.1 控制技术概述 |
| 4.2.2 控制技术要求 |
| 4.3 速度闭环等效模型 |
| 4.4 位置环控制器算法设计及证明 |
| 4.4.1 控制系统数学定义 |
| 4.4.2 新型快速无抖振滑模控制器 |
| 4.4.3 扰动估计算法收敛性证明 |
| 4.4.4 趋近律稳定性证明 |
| 4.5 仿真技术 |
| 4.5.1 趋近运动仿真分析 |
| 4.5.2 新型滑模控制算法参数通用整定方法 |
| 4.5.3 受扰系统滑模控制算法性能仿真 |
| 4.6 等效海况环境下的激光视轴对准粗跟踪实验 |
| 4.6.1 实验方案概述 |
| 4.6.2 等效海况下视轴稳定控制实验 |
| 4.6.3 等效海况下动态目标跟踪实验 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 脱靶量数据滞后补偿技术 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 脱靶量数据滞后的原因及其影响分析 |
| 5.2.1 脱靶量数据滞后原因分析 |
| 5.2.2 脱靶量数据滞后对控制系统的影响分析 |
| 5.3 脱靶量时滞补偿技术 |
| 5.3.1 数据滞后补偿技术概述 |
| 5.3.2 激光通信脱靶量滞后补偿控制方案 |
| 5.4 目标光斑运动模型 |
| 5.5 预测滤波算法研究 |
| 5.5.1 预测滤波算法研究进展 |
| 5.5.2 自适应卡尔曼算法研究 |
| 5.6 自适应卡尔曼滤波器算法仿真 |
| 5.6.1 阶跃响应仿真曲线 |
| 5.6.2 正弦引导跟踪仿真曲线 |
| 5.6.3 频域特性测试仿真曲线 |
| 5.7 舰载激光通信视轴稳定脱靶量滞后补偿实验 |
| 5.7.1 脱靶量滞后时间周期测量实验 |
| 5.7.2 脱靶量数据滞后补偿实验 |
| 5.7.3 视轴高精度稳定控制实验 |
| 5.7.4 系统抗扰动能力测试实验 |
| 5.8 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 本文研究内容总结 |
| 6.2 本文创新点总结 |
| 6.3 课题研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（4）小型无人机光电吊舱视轴稳定技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外发展及研究现状 |
| 1.3 研究内容和组织结构 |
| 第二章 机载光电吊舱系统分析 |
| 2.1 光电吊舱视轴稳定系统基本组成 |
| 2.1.1 光电吊舱视轴稳定系统硬件选型 |
| 2.1.2 光电吊舱视轴稳定系统机械结构 |
| 2.2 小型无人机平台扰动特性分析 |
| 2.2.1 小型无人机平台扰动影响因素 |
| 2.2.2 小型无人机平台振动测量实验 |
| 2.2.3 数据分析 |
| 2.2.4 控制系统性能约束 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 机载光电吊舱视轴稳定方法 |
| 3.1 机载光电吊舱视轴稳定方法概述 |
| 3.1.1 机载光电吊舱视轴稳定方法 |
| 3.1.2 光电稳定平台的性能评价指标 |
| 3.2 伺服系统中主要的控制算法 |
| 3.2.1 伺服系统建模 |
| 3.2.2 PID伺服控制 |
| 3.2.3 滑膜变结构控制 |
| 3.2.4 滑模控制抖振消除方法 |
| 3.2.5 实际应用时面临的问题与选择 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 机载光电吊舱视轴稳定技术研究 |
| 4.1 基于GPS/INS的初始指向 |
| 4.1.1 导航坐标系系统 |
| 4.1.2 指向算法实现 |
| 4.2 质心算法 |
| 4.2.1 灰度加权法 |
| 4.2.2 利用GPU对质心算法加速 |
| 4.3 控制算法建模与仿真 |
| 4.3.1 滑膜控制算法设计 |
| 4.3.2 引入干扰观测器 |
| 4.3.3 仿真对比分析 |
| 4.4 控制分系统动态跟踪性能测试 |
| 4.4.1 系统辨识实验 |
| 4.4.2 动态跟踪性能测试 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 机载光电吊舱激光通信实验 |
| 5.1 实验方案设计 |
| 5.2 本章小结 |
| 第六章 总结和展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的成果 |
| 致谢 |
（5）基于分段式永磁同步电机的大型望远镜控制关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 地基式大型望远镜驱动方式现状与发展趋势 |
| 1.3 基于分段式电机驱动望远镜的应用现状及存在问题 |
| 1.4 望远镜伺服控制技术研究现状 |
| 1.4.1 传统的控制策略 |
| 1.4.2 鲁棒控制 |
| 1.4.3 变结构控制 |
| 1.4.4 现代控制算法 |
| 1.5 本文的研究内容 |
| 第2章 分段式永磁同步电机控制原理 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 分段式永磁同步电机结构及原理 |
| 2.2.1 分段式永磁同步电机结构分析及工作原理 |
| 2.2.2 基于分段式永磁同步电机的大型望远镜方位轴 |
| 2.3 分段式永磁同步电机数学模型 |
| 2.4 分段式永磁同步电机矢量控制策略 |
| 2.4.1 分段式永磁同步电机矢量控制的原理 |
| 2.4.2 空间矢量脉宽调制技术 |
| 2.5 分段式永磁同步电机控制仿真 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 大型望远镜主轴伺服系统硬件设计及频率特性辨识 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 望远镜主轴伺服控制系统硬件设计 |
| 3.3 望远镜主轴频率特性测试 |
| 3.3.1 正弦扫频系统响应测试 |
| 3.3.2 望远镜主轴频率特性辨识方法 |
| 3.3.3 望远镜主轴频率特性辨识结果及分析 |
| 3.4 望远镜主轴控制系统模型辨识 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 望远镜主轴伺服系统控制策略 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于经典控制策略的望远镜主轴控制系统 |
| 4.2.1 望远镜主轴伺服系统电流环设计 |
| 4.2.2 望远镜主轴伺服系统速度环设计 |
| 4.2.3 望远镜主轴伺服系统位置环设计 |
| 4.3 基于模型预测控制的望远镜主轴控制系统 |
| 4.3.1 模型预测控制基本原理 |
| 4.3.2 基于速度环MPC的望远镜主轴控制系统 |
| 4.3.3 模型预测控制仿真及参数影响 |
| 4.4 望远镜主轴伺服系统仿真及实验结果 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 大型望远镜主轴低速力矩波动分析及补偿方法 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 分段式永磁同步电机的力矩波动分析 |
| 5.2.1 齿槽力矩分析 |
| 5.2.2 边端力矩分析 |
| 5.3 针对齿槽力矩与边端力矩抑制方法的研究现状 |
| 5.3.1 电机设计抑制转矩脉动现状 |
| 5.3.2 控制算法抑制力矩脉动现状 |
| 5.4 基于模型预测迭代学习的速度脉动补偿策略 |
| 5.4.1 迭代学习控制原理 |
| 5.4.2 迭代学习控制数学描述 |
| 5.4.3 基于遗忘因子的闭环迭代学习控制 |
| 5.4.4 模型预测迭代学习控制器设计 |
| 5.4.5 稳定性分析 |
| 5.5 仿真与实验验证 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 大型望远镜主轴电流谐波抑制方法 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 分段式永磁同步电机电流谐波分析 |
| 6.2.1 电机磁通谐波分析 |
| 6.2.2 大功率驱动器死区效应分析 |
| 6.3 模型预测分数阶谐振控制器的设计 |
| 6.3.1 分数阶控制的发展及研究现状 |
| 6.3.2 分数阶微积分理论 |
| 6.3.3 分数阶谐振控制器设计 |
| 6.3.4 基于积分模型预测控制的电流控制器设计 |
| 6.4 分数阶谐振控制器离散实现 |
| 6.5电流谐波抑制的仿真与实验 |
| 6.5.1 仿真分析 |
| 6.5.2 实验结果及分析 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 主要完成工作 |
| 7.2 创新性成果 |
| 7.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（6）双轴跟踪转台伺服控制系统的建模及控制方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景及意义 |
| 1.2 国内外双轴转台伺服系统的研究现状 |
| 1.3 论文主要研究内容 |
| 第二章 双轴跟踪转台系统建模 |
| 2.1 摩擦模型简介 |
| 2.1.1 Stribeck摩擦力的基本原理简介 |
| 2.1.2 LuGre摩擦模型 |
| 2.1.3 LuGre模型参数的辨识设计 |
| 2.2 双轴跟踪转台的数学模型 |
| 2.2.1 双轴系统的动力学建模 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 双轴跟踪转台硬件结构和控制系统 |
| 3.1 系统硬件介绍 |
| 3.2 RTU-BOX实时仿真控制系统 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 基于趋近律方法的双轴跟踪转台滑模控制器设计 |
| 4.1 滑模变结构控制基本原理 |
| 4.2 基于趋近律方法的滑模变结构控制器设计 |
| 4.3 稳定性证明 |
| 4.4 仿真结果分析 |
| 4.4.1 基于PD模型的仿真模型 |
| 4.4.2 基于趋近律方法的滑模控制器的摩擦补偿仿真模型 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于积分型切换增益的双轴跟踪转台滑模控制器设计 |
| 5.1 具有积分型切换增益的滑模控制器设计 |
| 5.2 稳定性证明 |
| 5.3 仿真结果分析 |
| 5.4 RTU-BOX实时仿真结果分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 总结 |
| 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
（7）微纳CT用精密气浮转台控制系统研制（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景和意义 |
| 1.2 精密转台的研究现状 |
| 1.2.1 精密转台研究现状 |
| 1.2.2 转台伺服控制技术研究现状 |
| 1.2.3 精密转台系统研究现阶段存在的问题 |
| 1.3 课题来源与主要研究内容 |
| 1.3.1 课题来源 |
| 1.3.2 课题主要研究内容 |
| 1.4 论文主要工作安排 |
| 2 微纳CT用精密气浮转台伺服控制系统方案设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 微纳CT用精密转台技术指标 |
| 2.3 精密气浮转台机械结构 |
| 2.3.1 精密气浮转台用气浮轴承 |
| 2.3.2 驱动电机 |
| 2.3.3 检测反馈装置 |
| 2.4 精密气浮转台伺服控制系统总体设计 |
| 2.4.1 转台控制系统方案 |
| 2.4.2 驱动系统方案 |
| 2.4.3 转台系统控制策略与算法 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 精密气浮转台控制系统模型建立与仿真 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 精密气浮转台控制系统模型 |
| 3.2.1 转台控制系统模型建立 |
| 3.2.2 转台控制系统闭环回路设计 |
| 3.3 精密气浮转台控制系统仿真研究 |
| 3.3.1 转台控制系统Simulink模型建立 |
| 3.3.2 转台控制系统仿真分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 精密气浮转台控制系统设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 硬件系统设计 |
| 4.2.1 硬件系统的整体设计 |
| 4.2.2 硬件电路设计 |
| 4.2.3 硬件实物 |
| 4.3 软件系统设计 |
| 4.3.1 下位机软件设计 |
| 4.3.2 上位机软件设计 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 实验测试与分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 硬件板卡测试 |
| 5.3 转台伺服控制系统平台搭建 |
| 5.4 精密气浮转台控制实验 |
| 5.4.1 转速控制实验 |
| 5.4.2 角定位控制实验 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 研究工作总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录A.学位论文数据集 |
| 致谢 |
（8）滑模变结构控制在机载光电平台中的应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外研究发展现状 |
| 1.2.1 国内外机载光电侦察系统 |
| 1.2.2 机载光电平台控制方法研究现状 |
| 1.2.3 滑模变结构控制及其在伺服控制系统中的应用 |
| 1.3 本文的主要研究内容和论文结构安排 |
| 第2章 被控系统及研究理论基础 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 机载光电平台框架结构特点 |
| 2.2.1 两框架机载光电平台框架结构与特点 |
| 2.2.2 两轴四框架机载光电平台框架结构与特点 |
| 2.2.3 三轴三框架机载光电平台框架结构与特点 |
| 2.3 机载光电平台的被动隔振与主动稳定 |
| 2.3.1 被动隔振 |
| 2.3.2 主动稳定 |
| 2.4 机载光电平台扰动的来源 |
| 2.5 基于永磁同步电机驱动的控制系统建模 |
| 2.6 基本滑模变结构控制及其应用中需要解决的问题 |
| 2.6.1 滑模控制基本原理 |
| 2.6.2 机载光电平台基本滑模控制器设计 |
| 2.6.3 滑模控制实际应用时存在的问题 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 基于快速非线性跟踪微分器和扰动观测器的鲁棒滑模控制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 鲁棒滑模控制器设计 |
| 3.3 扰动观测器的设计 |
| 3.4 快速非线性跟踪微分器及鲁棒滑模控制器的改进 |
| 3.5 实验平台的搭建 |
| 3.6 对比实验与结果分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 三轴机载光电平台MIMO模糊滑模控制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 三轴机载光电平台MIMO模型建立 |
| 4.2.1 动力学和运动学分析 |
| 4.2.2 模型的简化 |
| 4.3 三轴机载光电平台伺服系统组成及其解耦控制 |
| 4.3.1 伺服系统组成及传感器配置 |
| 4.3.2 解耦控制器设计时框架轴系角速度的获取 |
| 4.4 MIMO模糊滑模控制器设计 |
| 4.4.1 模糊逻辑控制基础 |
| 4.4.2 三轴机载光电平台MIMO模糊滑模控制 |
| 4.5 基于快速跟踪微分器的MIMO模糊滑模控制 |
| 4.6 实验验证 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 三轴机载光电平台伺服控制器设计与实验 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 三轴机载光电控制与驱动器的设计与实现 |
| 5.3 实验系统搭建 |
| 5.4 测试条件的选择 |
| 5.5 三轴机载光电平台框架零位标定 |
| 5.6 三轴机载光电平台稳定精度计算 |
| 5.7 稳定精度测试 |
| 5.8 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 论文总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（9）起重机械轨道检测机器人激光姿态角自动调节系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 起重机械轨道检测的国内外研究现状 |
| 1.2.1 起重机械轨道自动检测方法现状综述 |
| 1.2.2 起重机械轨道检测机器人的研究现状 |
| 1.3 国内外精密调节机构研究方法现状分析 |
| 1.4 自动调节系统及控制方法的研究现状分析 |
| 1.4.1 自动调节系统的概述 |
| 1.4.2 自动调节系统控制方法现状分析 |
| 1.5 课题的研究意义和主要研究内容 |
| 1.5.1 研究意义 |
| 1.5.2 主要研究内容与技术路线 |
| 第二章 激光姿态角自动调节系统总体设计与性能分析 |
| 2.1 起重机械轨道检测的性能指标要求 |
| 2.2 起重机械轨道自动检测方法及系统总体设计 |
| 2.3 激光姿态角自动调节系统总体设计 |
| 2.3.1 激光姿态角自动调节性能要求 |
| 2.3.2 激光姿态角自动调节转台结构及技术指标 |
| 2.3.3 激光姿态角自动调节控制系统方案设计 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 激光姿态角自动调节转台传动性能研究 |
| 3.1 激光姿态角自动调节转台机械传动零件的设计 |
| 3.1.1 蜗杆蜗轮副的数学模型的建立 |
| 3.1.2 蜗轮蜗杆传动结构设计与计算 |
| 3.1.3 蜗杆蜗轮传动精度的理论分析 |
| 3.1.4 基于Adams的蜗杆蜗轮传动精度仿真分析 |
| 3.1.5 蜗杆蜗轮副传动的有限元分析 |
| 3.2 激光姿态角自动调节转台的平稳性分析 |
| 3.2.1 激光姿态角自动调节转台内部激励的分析 |
| 3.2.2 激光姿态角自动调节转台外部激励的分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 激光姿态角自动调节转台的控制方法研究 |
| 4.1 激光姿态角自动调节转台的控制概述 |
| 4.2 控制系统的模型的建立 |
| 4.2.1 伺服电机的输入输出数学模型 |
| 4.2.2 转台转动输入输出的数学模型 |
| 4.3 激光姿态角自动调节转台的PID控制及性能分析 |
| 4.3.1 经典的PID控制方法及应用 |
| 4.3.2 激光姿态角自动调节转台PID控制性能仿真分析 |
| 4.4 激光姿态角自动调节转台的滑膜变结构控制及性能分析 |
| 4.4.1 滑膜变结构的概述 |
| 4.4.2 激光姿态角自动调节转台变结构控制方法及应用 |
| 4.4.3 自动调节转台的滑膜变结构控制性能仿真分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 激光姿态角自动调节系统设计及性能试验 |
| 5.1 激光姿态角自动调节控制系统的硬件设计 |
| 5.1.1 激光姿态角自动调节控制系统硬件总体设计 |
| 5.1.2 驱动器选型与接口电路设计 |
| 5.1.3 倾角传感器的选型与接口电路设计 |
| 5.2 激光姿态角自动调节控制系统的软件设计 |
| 5.2.1 软件设计关键点 |
| 5.2.2 主程序设计 |
| 5.2.3 滑膜变结构控制子程序设计 |
| 5.3 激光姿态角自动调节系统性能试验及结果分析 |
| 5.3.1 试验内容及目的 |
| 5.3.2 试验设备及平台 |
| 5.3.3 试验方案及过程 |
| 5.3.4 试验结果与分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间取得的学术成果 |
（10）角度测量光电跟踪平台控制方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状与发展 |
| 1.2.1 光电跟踪平台控制研究现状 |
| 1.2.2 动态角度测量研究现状 |
| 1.3 主要研究内容及章节安排 |
| 1.4 课题来源及创新点 |
| 第二章 光电跟踪平台系统分析 |
| 2.1 光电跟踪平台整体分析 |
| 2.2 光电跟踪平台主要性能指标及理论分析 |
| 2.2.1 光电跟踪平台主要性能指标 |
| 2.2.2 光电跟踪平台性能指标理论分析 |
| 2.3 光电跟踪平台各部分组成 |
| 2.3.1 伺服控制系统组成 |
| 2.3.2 电视跟踪系统组成 |
| 2.4 光电跟踪平台部分数学模型 |
| 2.4.1 永磁同步电机矢量控制模型 |
| 2.4.2 PWM模块的数学模型 |
| 2.4.3 电视跟踪器的模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 光电跟踪平台位置环控制 |
| 3.1 伺服控制回路的PID控制 |
| 3.1.1 电流环和速度环的PID控制 |
| 3.1.2 位置环的PID控制 |
| 3.1.3 光电平台系统PID控制仿真 |
| 3.2 光电跟踪平台位置环的变饱和状态柔性变结构控制 |
| 3.2.1 变饱和状态柔性变结构控制理论 |
| 3.2.2 光电跟踪平台位置环变饱和状态柔性变结构控制器设计 |
| 3.2.3 光电跟踪平台位置环变饱和状态柔性变结构控制仿真 |
| 3.3 基于输出延时观测器的变饱和状态柔性变结构跟踪环控制 |
| 3.3.1 跟踪系统输出延时描述 |
| 3.3.2 输出延时观测器的设计 |
| 3.3.3 光电跟踪平台跟踪环输出延时观测器的仿真分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 光电跟踪平台视轴稳定双速度环控制 |
| 4.1 光电跟踪平台视轴稳定技术 |
| 4.1.1 视轴稳定的影响因素 |
| 4.1.2 视轴稳定方法 |
| 4.2 光电跟踪平台的双速度环控制 |
| 4.2.1 稳定环回路组成 |
| 4.2.2 陀螺稳定原理 |
| 4.2.3 单速度环和双速度环控制方法仿真对比 |
| 4.3 基于卡尔曼滤波的光电跟踪平台稳定环控制 |
| 4.3.1 卡尔曼滤波器设计 |
| 4.3.2 基于卡尔曼滤波的光电跟踪平台稳定环控制仿真分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 光电跟踪平台实验及测角应用 |
| 5.1 角度测量原理 |
| 5.1.1 角度测量过程概述 |
| 5.1.2 平面角度测量原理 |
| 5.1.3 空间角度测量原理 |
| 5.2 视频目标多尺度跟踪 |
| 5.2.1 位置滤波器的实现 |
| 5.2.2 尺度滤波器的实现 |
| 5.2.3 数据集测试结果 |
| 5.3 电跟踪平台跟踪控制实验 |
| 5.4 角度测量实验平台的搭建及实验 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学校期间的研究成果及发表的学术论文 |
四、变结构控制方法在转台伺服控制系统中的应用（论文参考文献）
- [1]像移补偿装置系统建模及控制研究[D]. 杨雪梅. 长春工业大学, 2021(08)
- [2]基于永磁同步电机的大型望远镜预测跟踪控制技术的研究[D]. 邵蒙. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所), 2020(01)
- [3]舰载激光通信视轴稳定控制技术研究[D]. 张建强. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所), 2020(08)
- [4]小型无人机光电吊舱视轴稳定技术研究[D]. 徐浩然. 长春理工大学, 2020(01)
- [5]基于分段式永磁同步电机的大型望远镜控制关键技术研究[D]. 费强. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所), 2020(08)
- [6]双轴跟踪转台伺服控制系统的建模及控制方法研究[D]. 崔宁豪. 安徽大学, 2020(07)
- [7]微纳CT用精密气浮转台控制系统研制[D]. 曹伟. 重庆大学, 2019
- [8]滑模变结构控制在机载光电平台中的应用研究[D]. 周占民. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所), 2019(08)
- [9]起重机械轨道检测机器人激光姿态角自动调节系统研究[D]. 韩强. 江苏大学, 2019(02)
- [10]角度测量光电跟踪平台控制方法研究[D]. 佀明华. 石家庄铁道大学, 2019(03)