舰载稳定平台伺服系统设计与研究

【摘要】舰船在海上航行时,海浪会对其船身产生撞击,从而导致舰船随海浪运动而运动,这种运动可以分为艏摇、横摇、纵摇三个方向的摇摆运动。舰船上的精密仪器、武器的瞄准系统、舰载雷达、舰载通讯系统等,在舰船摇摆运动的干扰下通常无法正常工作,因此上述列举的舰载系统的基座需要隔离舰船由海浪导致的摇摆运动。本文以六自由度的稳定平台为实验对象,六自由度稳定平台由上、下两个台体组成。下台体为三自由度转台,用来模拟舰船在海浪中行进时的艏摇、横摇、纵摇三个方向的摇摆运动。上台体为三自由度稳定平台,作为保持与水平面平行或者跟踪目标物体的控制对象。本文首先从稳定平台系统的稳态和动态两个方面入手对系统进行了设计。稳态设计部分首先介绍了六自由度转台的机械结构和性能指标。在此基础上设计了稳定平台系统的控制系统、测角系统和计算机系统。并且对系统的执行电机、测量元件、反馈元件、放大装置和电机负载方案进行了分析和选择。动态设计部分在系统稳态设计的基础上对所选择的各元件进行了数学建模。并对所采用的三环控制方案进行了设计和仿真,通过对校正前和校正后的系统的仿真结果的比较,对校正后的系统的动态性能进行了验证。随后介绍了模糊自适应PID控制的概念和方法,并对模糊自适应PII)控制器进行了设计和仿真,与之前采用的三环控制方案校正的系统,进行了动态性能的对比。随着计算机技术的发展,以计算机为核心元件的控制方案得到了越来越广泛的应用。为了使稳定平台系统通过计算机解算的方法保持水平和完成对目标物体跟踪,本文还进一步通过坐标变换的方法建立了稳定平台在三维坐标系中的运动模型,随后对稳定平台保持水平状态时各转轴所需转动的补偿角进行了建模和仿真,从而验证了所建模型的正确性。同时为了使稳定平台具备追踪目标物体的能力,本文同样建立了稳定平台跟踪固定目标物体时各转轴所需转动的补偿角的数学模型,并对其进行了仿真分析,验证了模型的正确性。
【作者】任天辉；
【导师】彭侠夫；
【作者基本信息】厦门大学，控制工程，2014，硕士
【关键词】稳定平台；系统设计；计算机解算；

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