船载自适应稳定平台的研制

发布时间：2025-05-07 03:38

　　舰船行驶在海面上易受海风、海浪等外界扰动,导致船体摇摆,使舰船上的设备无法保持稳定状态,影响其正常工作。因此为解决因舰船摇摆造成的设备不稳定问题设计了一种船载自适应稳定平台。稳定平台能够按照给定的指令力矩进行转动,调整外界扰动造成的平台倾斜,从而使平台上的设备保持相对于惯性空间的稳定状态。本文从系统控制方案、机械结构、抗干扰控制算法及软硬件设计等方面进行研究,研制一种动态性能好、抗干扰能力强的船载自适应稳定平台。本文首先从理论上进行分析,制定了基于电流环、速度环和位置环三闭环控制方案和稳定平台控制器总体方案;根据系统所要求横滚和俯仰方向的稳定,确立了稳定平台的两轴两框架机械结构。其次,建立伺服电机运动模型,并对电流环、速度环和位置环进行仿真分析。针对速度环易受模型摄动和高低频噪声扰动影响的特性,对干扰观测器进行了研究,设计了一种应用于速度环的改进型干扰观测器;通过MATLAB仿真分析,改进型干扰观测器对模型摄动和高低频噪声扰动具有明显的抑制作用。针对位置环易受外界扰动影响及易出现超调的特性,在自抗扰控制技术的基础上,设计基于遗传模拟退火算法参数整定的自抗扰控制器;通过仿真分析,位置环对外...

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外发展现状
        1.2.1 国外发展现状
        1.2.2 国内发展现状
    1.3 主要研究内容及章节安排
第2章 稳定平台总体设计方案
    2.1 稳定平台系统总体控制方案
    2.2 稳定平台内部机械结构及技术指标
    2.3 自稳定平台系统控制器总体方案
        2.3.1 主控芯片选型
        2.3.2 信息采集模块选型
        2.3.3 驱动电机选型
    2.4 本章小结
第3章 稳定平台系统抗干扰控制算法设计与仿真
    3.1 稳定平台控制结构建模与仿真
        3.1.1 电流环建模与仿真
        3.1.2 速度环建模与仿真
        3.1.3 位置环建模与仿真
    3.2 基于改进型干扰观测器速度环设计与仿真
        3.2.1 速度环干扰观测器设计
        3.2.2 改进型速度环干扰观测器设计
        3.2.3 基于改进型干扰观测器速度环仿真.
    3.3 基于遗传模拟退火算法的位置环ADRC设计与仿真
        3.3.1 位置环自抗扰控制器设计
        3.3.2 基于遗传模拟退火算法的ADRC参数整定
        3.3.3 位置环自抗扰控制器仿真
    3.4 系统仿真分析
    3.5 本章小结
第4章 稳定平台硬件设计
    4.1 主控单元设计
    4.2 姿态信息采集单元
    4.3 RS485接口
    4.4 电机驱动
    4.5 电源模块
    4.6 本章小结
第5章 稳定平台系统软件设计与实验
    5.1 主控程序
    5.2 中断处理子程序
    5.3 姿态信息采集单元控制程序
    5.4 人机交互软件
    5.5 系统测试
        5.5.1 稳定性测试
        5.5.2 系统误差分析
        5.5.3 系统比较分析
    5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文及获奖情况
致谢



本文编号：4043547