基于LabVIEW的三轴转台伺服系统的研究

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三轴转台是一种模拟飞行器或者导弹飞行的半实物仿真设备,被测物安置于转台的内框中,通过模拟飞行,检测与分析被测物的性能。三轴转台作为检验惯性元件的有力工具,是惯性导航与制导系统发展的基础,对国防建设具有重要意义。本文以某单位研制的某型三轴转台为研究背景,进行了如下研究:论文首先分析了三轴转台系统的组成并阐述了工作原理,根据三轴转台的性能指标,对该伺服系统组成元件进行选型,并对所选电机进行了数学建模。耦合的存在,使系统的角位置信号受到一定的干扰,必须解除耦合的影响。为此,对三轴转台进行了数学推导得到了三轴转台的动力学模型,仿真分析了耦合影响。针对耦合影响提出了一种基于干扰观测器的重复控制解耦方法,仿真证明通过解耦转台系统的性能达到指标要求。转台作为一种复杂的高精度设备,采用单闭环控制显然不能实现响应快精度高的要求。本文以位置-速度-电流反馈三环控制为基础,引入了改进型重复控制与输入信号的微分前馈组成的复合控制系统,充分结合前馈快速性好与反馈控制精度高的优点。仿真结果证明三轴转台位置跟踪具有良好的快速性并达到极高的精度。最后,分析了LabVIEW和Matlab各自编程的优缺点,并结合其各自优势讨论了LabVIEW与Matlab、LabVIEW和Simulink混合编程的方法。本文采用LabVIEW的SIT工具包将LabVIEW和Simulink衔接起来。在LabVIEW中实现人机界面的设计与控制,在Simulink中搭建控制模型。并设计了基于LabVIEW的三轴转台数据采集系统。通过一系列的仿真实验,证明本文选用的解耦方法能有效解耦,有利于拓宽系统的频带、增强系统的稳定性;本文选用的控制策略能有效提高控制精度,满足一定的抗扰性。
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