一、低速高精度轴系跟踪控制系统方案设计（论文文献综述）
李伯涵[1]（2021）在《基于DSP的永磁同步电机宽速域无传感器复合控制研究》文中研究表明近年来,伴随着高性能稀土永磁材料的发展和利用,永磁同步电机凭借其功率密度大、调速范围宽、转动惯量小,被广泛地运用在新能源汽车、家用电器、智能制造、航空航天等领域。高性能的永磁同步电机控制系统为实现正常运行,一般需要通过机械式传感器来获取精确的转子位置信息,但机械传感器的引入不仅会增大系统的重量和尺寸,还会直接影响系统的稳定性,使其无法在恶劣的工况下正常运转。因此,永磁同步电机无传感器控制技术具有重要的研究价值。本文以永磁同步电机矢量控制系统为研究对象,对宽速域下的无传感器复合控制进行研究,重点探讨了其估计精度、响应速度的提升问题。具体研究内容如下:首先,对适用于中高速域的滑模观测器法进行了分析。针对传统滑模观测器易受高频抖振影响,存在观测精度低、相位延迟等问题,设计了一种改进自适应滑模观测器,并由李雅普诺夫稳定性定理判断了改进观测器的稳定性。通过使用分段函数代替开关函数,构建反电动势自适应观测器,有效抑制了高频抖振对系统的影响,减小了相位延迟的产生。同时,结合锁相环技术提取转速及转子位置信息,提升了观测精度。由仿真对比,验证了改进效果。其次,针对适用于低速域的传统脉振高频注入法存在载波信号分离困难、转子位置估算滞后、观测误差偏大等问题,研究了一种改进脉振高频方波注入法。该方法采用方波信号注入代替原有的正弦波信号注入,并由数学运算法解调高频电流响应,避免了信号分离过程中滤波器环节的使用,提升了系统响应速度。同时,利用龙伯格观测器提取转速及转子位置信息,进一步提高了估计精度。经仿真证明了改进控制方法的有效性。然后,针对上述两种改进无传感器控制方法只适用于特定速度范围的缺点,研究了一种复合控制策略。利用平均加权切换方法,将自适应滑模观测器法与脉振高频方波注入法相结合,避免了切换过程中出现转速脉动过大的问题。通过仿真证明了复合控制策略能够实现永磁同步电机在宽速域下的无传感器控制。最后,以TMS320F28335 DSP为控制核心,完成了软、硬件的设计与调试。搭建出永磁同步电机无传感器控制系统的实验平台,并使用一台功率为750W的表贴式永磁同步电机,对所研究的无传感器复合控制策略进行了实物测试。通过实验波形对比,验证了本文所论述内容的可行性与正确性。
于跃[2]（2021）在《高分辨遥感卫星单框架控制力矩陀螺伺服控制技术研究》文中研究指明高分辨遥感卫星广泛应用于环境监测、农业生产、地理绘制、气象预测、资源勘探和现代化军事等领域。通过提高遥感卫星姿态控制系统的敏捷性,实现遥感卫星在同一轨道周期内对同一目标完成多次推扫成像任务和缩短重访周期,进而保证高分辨遥感卫星稳定并快速的获取高质量的图像,一直是高分辨遥感卫星的研究重点之一。遥感卫星姿态控制敏捷性的提升依赖于能够稳定输出大力矩的姿态控制部件。与传统的卫星姿态控制部件如喷气部件、飞轮和双框架控制力矩陀螺相比,单框架控制力矩陀螺具有输出力矩大、重量轻、功耗低、清洁无污染、无框架锁定和机动能力强的优点。由于单框架控制力矩陀螺的输出力矩为框架角速度矢量和飞轮角动量矢量的乘积,且飞轮输出的角动量为常值。所以,单框架控制力矩陀螺输出力矩的精度完全取决于框架伺服系统控制精度,研究单框架控制力矩陀螺框架伺服系统精度对于提高输出力矩精度,从而提高卫星姿态控制精度具有重要意义。本文以长光卫星技术有限公司“控制力矩陀螺”和“青年人才托举工程”项目为依托,针对高分辨率光学遥感卫星中使用的单框架控制力矩陀螺框架伺服系统进行设计和研究。本文从电机控制、传感器精度、系统模型以及控制算法等几个方面开展研究,来提高框架伺服系统控制精度,这对于指导控制力矩陀螺系统设计、保证系统精度具有重要的意义。主要的研究工作分为以下四个方面:（1）对框架伺服系统电机模型及控制方法进行研究。首先,根据单框架控制力矩陀螺框架伺服系统要求进行电机的选型,对该电机结构和特点进行了介绍,并推导了包括电压方程、转矩方程、磁链方程和运动方程在内的数学模型。其次,对永磁同步电机空间矢量控制的坐标变换方法以及基于矢量控制策略进行脉宽调制的原理进行了介绍。最后,在Matlab/Simulink中搭建基于PI算法的框架伺服系统的仿真模型,跟踪速度的阶跃信号和正弦信号,并根据速度和电流的响应信号证明了矢量控制策略的有效性。（2）对框架伺服系统位置传感器精度进行研究。从提高SGCMG伺服系统中角位置传感器圆光栅的精度入手,提出使用单读数头加补偿算法的软件补偿方法来代替使用双读数头硬件补偿算法消除偏心误差。首先,对单框架控制力矩陀螺系统输出力矩原理进行分析,分析结果表明圆光栅传感器的测量精度会影响单框架控制力矩陀螺的输出力矩精度。其次,对圆光栅测量角度误差来源进行分析,并对安装误差中的倾斜误差和偏心误差进行理论模型推导,并开展了圆光栅标定实验,根据实验获得的误差数据和误差几何模型综合分析得到补偿模型。最后,应用软件补偿算法对单读数头采集到的角度数据进行补偿,可以将测量误差从311.18″提高到6.23″。通过对比表明,采用软件补偿后圆光栅采集精度可以达到使用双读数头硬件补偿精度。（3）通过系统辨识的方法得到框架伺服系统模型。首先,将单框架控制力矩陀螺框架伺服系统等价为二质量块模型并推导出系统传递函数的数学模型,同时提出机械谐振频率的抑制方法,并对正交相关分析法的数学模型进行介绍和分析。其次,开展系统模型辨识研究,对单框架控制力矩陀螺输入正弦扫频电流信号激励,同步记录输出的速度信号,采用正交相关分析法得到系统的幅频特性和相频特性,通过对频率特性的拟合获得系统的传递函数。最后,将拟合得到的传递函数的频率特性曲线与实验得到的频率特性曲线进行了对比,来验证辨识算法的有效性和正确性。（4）提出框架伺服系统控制算法并进行仿真和实验来验证其有效性。首先,针对伺服系统存在非理想和非线性的干扰所导致系统跟踪性能降低的问题,提出抗干扰能力强和收敛速度快的快速终端滑模控制策略,设计新型趋近律减弱滑模控制固有的抖振问题。其次,提出了神经网络自适应PID控制策略,该控制策略具有在占用尽可能少的软硬件资源的条件下使单框架控制力矩陀螺具有在轨调参功能。最后,进行软硬件设计并搭建实验平台,采用上述提出的算法进行仿真和实验,对算法的控制精度和动态精度进行验证。
陈卓[3]（2021）在《一种天基二维跟踪指向机构的结构设计和力热特性分析》文中提出为满足观测太阳、获取数据用于相关研究的任务要求,需要设计天基二维跟踪指向机构用以搭载光学仪器,实现星上载荷对太阳的持续跟踪观测。二维跟踪转台是跟瞄系统的关键机构,其性能直接决定光学载荷对目标的跟踪观测能力,对太阳观测任务的完成情况有重要影响。本论文基于某太阳观测光谱仪的研制需要,针对其转台系统进行了研究设计,并对设计结果的力学与温度适应性进行了分析,主要开展了以下研究工作:（1）通过任务分析、方案比较、计算分析以及拓扑优化等手段,对二维跟踪转台的整体布局、轴系结构、驱动方案、材料选择、主要支撑构件及锁紧机构进行了设计,完成了全碳纤维二维跟踪转台的设计方案,包括与其相配合的金属镶嵌件的结构与安装排布方式,并给出了生产及装配过程中的工艺设计;（2）通过有限元建模对设计的转台结构进行了工程分析,分析内容包括模态分析、力学条件响应分析以及极端温度条件下的热应力分析,得到转台基频为59Hz,正弦振动响应符合安全裕度要求,温度变化时的应力应变不会影响转台正常工作,证明设计结果结构稳定,对力学及温度环境的适应性满足要求;（3）根据设计结果生产转台,对产品进行了环境适应性试验以验证产品的实际性能。试验内容包括正弦振动试验、随机振动试验、特征扫描试验及热平衡试验,通过对试验过程中及试验结果的采集分析,得到转台基频为53.6Hz,力学试验前后仪器结构仅有微小变化,温度试验过程中转台功能正常,表明产品满足抗力学环境与温度环境的要求,产品性能满足要求,且本研究中的碳纤维转台设计过程及详细结构可以为后来的同类型设计提供参考。
夏先齐[4]（2021）在《航空光电稳定平台粗精双稳定控制研究》文中研究表明航空光电稳定平台广泛应用于侦察、跟踪、目标定位等领域。对于几十甚至上百公里的超远距离侦察,平台的视轴必须足够稳定才能得到清晰的图像并实现跟踪。受限于电机本体的不完美、机械谐振、传感器噪声等硬件问题及系统受到质量不平衡、机体振动、大气湍流等实时扰动的影响,平台视轴难以稳定准确的指向目标。目前国内仅依靠框架系统在2°/2Hz摇摆条件下能达到的最高视轴稳定精度为25μrad左右,在飞机大机动强扰动条件下难以满足超远距离成像跟踪的需求。为了弥补框架系统带宽低、抗扰能力差的缺陷,需要在框架一级稳定的前提下引入二级稳定系统补偿一级稳定之后的残差。框架一级稳定系统的控制精度受多种因素制约,必须从结构设计、硬件设计和高效算法三个方面对伺服系统进行多方面的考量和优化,以使得经由一级稳定之后的残差在二级稳定的补偿范围之内。为了减小平台的体积和重量同时保证电机的输出力矩足够大,本文采用功率密度更大的永磁同步电机作为框架的直驱电机。然而相对于直流力矩电机,永磁同步电机存在齿槽力矩扰动、驱动器存在“死区效应”等缺点,使得其控制难度较大,特别是对于低速伺服工况下的航空光电稳定平台。用于调整光路的快速反射镜（FSM）被广泛用于远距离光电侦察平台中作为二级稳定系统。由柔性铰链支撑的快速反射镜普遍存在机械谐振问题,机械谐振严重限制了快速反射镜系统的闭环带宽,并且可能造成系统的抖振甚至不稳定。由于一级稳定的带宽及抗扰能力有限,机体振动的中高频部分将传递到快速反射镜系统中,使得快速反射镜系统难以保持高稳定精度,必须针对系统具体特性设计高性能的控制策略。基于以上的课题背景,本文做了具体的分析以及算法研究,主要工作为:1.介绍了框架系统的基础理论背景。针对永磁同步电机的齿槽效应,设计了空间域的离线迭代学习控制器（ILC）对其进行抑制。对于任意时刻运动的电机,根据其机械角位置通过线性插值法估计出当前的齿槽力矩大小并前馈进行补偿。针对传统滑模控制器（SMC）存在的强抖振问题,设计了一种基于新型趋近律的滑模控制器,并与PI控制、传统滑模控制作了速度跟踪实验对比,证明了其为一种更有效的控制方法。针对框架系统所受到的各种实时扰动,设计了扩张状态观测器（ESO）对外扰进行补偿抑制。2.为验证针对于框架系统所提出的离线ILC+新型SMC+ESO复合控制方案的有效性,设计了离线ILC+PI+扰动观测器（DOB）的对比控制方案,并设计了匀速、正弦波、三角波速度跟踪实验,证明了所提出的控制方案的优越性。3.介绍了音圈电机驱动的快速反射镜的基本组成原理,推导了其数学模型,并通过扫频法获得了其实际频率响应。根据数学模型采用二阶振荡环节对实际模型进行了拟合得到其名义模型。针对快速反射镜系统普遍存在的“谐振”问题,采用“速度反馈法”进行抑制。详细分析了“速度反馈法”中的微分器类型对于构成的新系统的影响,为后续研究指明了方向。从理论分析及实际系统实验理清了反馈系数对于新系统噪声引入及闭环带宽的影响,确定了反馈系数的整定方法。对于经由机械减振器及一级稳定之后的扰动残差,本文设计了快反系统的自适应鲁棒控制器对外扰进行抑制,并在振动台上通过对比实验证明了其优越性。为提高快反系统的响应速度,设计了零相差控制器,并通过系统的闭环扫频和阶跃响应证明零相差控制器很大程度上提高了系统的带宽和响应速度。4.在摇摆台和振动台进行了光电稳定平台的稳定性实验,对框架系统采用不同控制策略时稳定效果进行了比较,证明了本文提出的复合控制方案的优越性,在2°/2Hz的摇摆实验中,系统的框架稳定精度达到了23.6μrad。比较了快速反射镜加入前后系统的稳定精度。并通过实际的平行光管实验和分辨率板成像实验展示了最终的稳定效果。
秦艺萌[5]（2021）在《光电吊舱稳定控制方法研究》文中进行了进一步梳理光电吊舱作为光电探测设备的搭载框架,可以安装在直升机、无人机、预警机等飞行设备上,实现针对目标状态的图像捕捉。因其能够搭载不同功能的光电探测设备从而被更广泛应用在军、警、民等多种领域。光电吊舱安装在机体外部,机体正常飞行时吊舱的稳定性会受到内部、外部等不同因素的干扰,导致光电探测设备的最终成像效果受到影响。本文将以具体项目的稳定目标为控制依据对光电吊舱稳定控制的方法进行研究。首先,本文对影响光电吊舱系统稳定性的干扰因素进行分析,分别为模型误差干扰、载体姿态干扰、力矩干扰、摩擦干扰、噪声干扰,根据干扰的来源及特点选定对应的抑制方法。本文采用由电机、陀螺、光电编码器构成的双速度闭环稳定控制结构,其中内环为速度环、外环为位置环。对系统进行建模并仿真,此时控制系统的稳定精度为142μrad。其次,在等速跟踪实验中,速度存在较大的波动,且多次改变PID参数未对最终结果产生影响。经实验分析,吊舱系统在以较低速度运动时轴系间存在较大摩擦,为抑制摩擦干扰,采用Lu Gre模型对摩擦进行辨识,通过测量运动速度计算出对应的摩擦力,从而对摩擦进行补偿,此时控制系统的稳定精度为118μrad。最后,除去可以通过建立模型估计的干扰因素以外,还存在不确定性的干扰因素,例如:绕线力矩、风阻力矩、不平衡力矩等;本文采用自抗扰技术对无法通过模型估计的干扰因素进行实时观测及补偿。最终使得稳定精度从142μrad提高到45.1μrad,已满足50μrad稳定控制要求,且该方法结构简明,以便应用于工程。
殷康程[6]（2021）在《星载双反射面偏置天线可展开双轴指向机构设计》文中研究说明卫星互联网系统以宽覆盖、低延时、大容量以及不受地域影响等优势逐步成为卫星通信技术发展的主要趋势,具有巨大的商业价值和重要的战略意义。星载天线指向机构处于卫星通信系统的最前端,其性能的好坏将直接影响到卫星系统的通信质量。因此,研制出高性能、低成本的星载天线指向机构成为卫星互联网系统未来发展的主要研究方向之一。本文结合国家低轨卫星互联网某卫星的工程实际需求,针对双反射面偏置天线的结构特点,通过优化设计分析、力学仿真和试验验证相结合的方法,创新性地提出一种宽覆盖和轻小型化的双反射面偏置天线可展开双轴指向机构设计方案。该方案有效地解决了传统指向机构难以在实现对地大范围覆盖的同时兼顾体积和重量的难题。本文天线指向机构设计的主要研究工作如下:（1）分析并总结国内外各类星载天线指向机构构型的特点,并且基于双反射面偏置天线的特点和航天系统的特殊要求,创新性的提出一种宽覆盖和轻小型化的双反射面偏置天线可展开双轴指向机构设计方案。（2）深入研究复合材料层合板理论与结构尺寸优化理论,以线胀系数最小与结构刚度最高为目标,对双轴连杆部件分别进行了铺层优化与截面尺寸优化设计,使双轴连杆部件的热稳定性与动力学性能得到有效提升。（3）为避免质量冗余,基于SMA直线型双程偏置驱动器,对锁紧释放装置与结构支撑进行一体化设计。通过数学建模对锁紧支撑结构处的抗倾覆力矩性能影响因素进行分析,获得了锁紧支撑结构最优配置参数,使指向机构的轻小型化程度得到显着提高。（4）通过力学仿真与试验验证相结合的方法,对指向机构的动力学性能进行验证,并完成了机构双轴指向精度、速度稳定度以及双轴夹角精度的检测,验证了天线指向机构设计的合理性与可靠性。以上设计优化与试验检测工作,对推动双反射面偏置天线在航天系统中的应用、提高我国卫星互联网系统的通信能力具有重要的理论和工程借鉴意义。
仪凌霄[7]（2021）在《基于机电耦合的工业机器人关节振动特性研究》文中研究说明随着国内工业机器人的高速发展,对工业机器人的动静态性能指标要求越来越严苛。关节是工业机器人的重要部件,其健康作业是保障工业机器人良性运转的关键。由于工业机器人长期不间断作业,其关节处易产生机械疲劳而使机器人发生异常振动,导致机器人末端的定位与跟踪精度受到影响。在匹配负载时,仅通过电流反馈获取载荷信息,而较少考虑关节控制系统中的非线性与机电耦合等因素,加剧了末端定位与跟踪精度退化,使加工产品产生劣化,导致企业经济损失,严重时可能造成停机,甚至波及人身安全。综上,本文以钱江QJR6-1型六自由度串联工业机器人关节作为研究对象,开展对工业机器人关节振动特性的研究,以准确掌握工业机器人关节健康信息,确保工业机器人工作精度。首先,对工业机器人关节系统中存在的机电耦合事实进行提取,将伺服电机子系统与机械传动子系统做局部与全局的机电耦合分析,由拉格朗日动力学方程和麦克斯韦方程推导出关节系统的机电耦合动力学模型,计算关节系统固有频率。随后,建立关节系统的电机-负载双惯量模型,对关节系统的轴系扭转振动进行时、频域分析,找出影响关节系统振动的因素,掌握其振动机理。其次,对关节机电耦合振动系统进行仿真研究,以解释关节异常振动原因。分析由关节伺服控制系统产生的电流谐波分量导致关节系统发生转矩脉振的现象,研究发现,关节系统中含有大量的高次谐波,其中第3次谐波含量较为突出。对关节系统开展传动刚度、转动惯量等机械参数对系统谐振频率影响的研究,并通过数值方法研究了电感系数、磁链系数、电流谐波频率等电气参数对系统振幅与调节时间的影响。仿真结果表明,刚度增加则系统谐振增益变小且带宽变宽,动态性能更好。转动惯量增大则谐振频率变小且减小的速率也随之降低。随着上述电气值的增加,系统振幅波动随之变大,调节时间增加。同时研究了关节各关键部件的振动特性,研究发现,低频段中各部件的频率在9.8Hz附近时的振动幅值最大,此时关节系统易发生共振。最后,综合分析了关节系统的非线性特性及其来源,对常见的死区、饱和、间隙与摩擦等非线性因素开展了对系统振动影响的分析。进一步,针对关节系统中的摩擦非线性,建立了Stribeck摩擦模型,设计了摩擦辨识实验,利用遗传算法对模型参数辨识,并对关节系统进行摩擦补偿,以提高机器人关节跟踪精度。研究结果表明,通过仿真分析出关节系统需要提供6N·m的力矩来克服摩擦,经由上述方法对工业机器人关节系统进行摩擦补偿,系统的跟踪精度提高了13%。
陈力兵[8]（2021）在《库德式跟瞄转台伺服系统低速性能研究》文中提出光电跟瞄转台对目标光束快速、稳定及精确地对准、捕获、跟踪（Point、Acquisition and Tracking,PAT）是空间激光通信建链的重要前提,星间激光系统有着通信链路长、激光束散角小的特点,且通信终端均为慢速运动系统,其低速性能受摩擦干扰、电机波动力矩以及量化环节影响等因素影响较大,稳定链路难以维持。本文以轻小型化的库德式激光通信跟瞄转台作为研究对象,主要从摩擦干扰的影响,探究其对低速性能的影响并改善跟瞄转台伺服系统的低速性能,实现转台对慢速变化的目标光束稳定、精确跟踪,改善视轴精度,对激光通信系统具有重要价值。针对跟瞄转台的性能指标要求,制定转台伺服系统的研制方案,对伺服系统的主要器件如执行电机、反馈光栅编码器以及图像探测器进行选型,并对库德光路系统建模分析,推导探测器测角跟踪模型。对影响低速性能的摩擦干扰、量化环节影响以及波动力矩进行仿真或分析,并给出低速性能的评价指标。针对摩擦干扰造成转台在零速附近的低速性能恶化,采用摩擦模型前馈补偿进行改善,为得到精确的Stribeck摩擦模型参数,运用差分进化算法进行曲线拟合辨识;针对参数辨识存在误差,以及系统受到的其他干扰因素的影响,在位置环引入模糊自适应PID,实时调整P、I、D参数,经仿真验证摩擦模型前馈与模糊自适应PID算法对低速性能有良好的改善效果。对跟瞄转台的伺服控制系统进行硬件设计,以及电机三闭环与基于测角模型的图像跟踪闭环的控制策略设计。搭建实验平台进行测试,测试在频率0.16Hz幅值0.1°的外部扰动下,摩擦补偿后转台的低速跟踪精度约16.12rad,优于系统设计指标100μrad,达到激光通信建链对于跟瞄转台的需求。同时,通过视场内捕获实验与最小平滑速率实验,验证测角跟踪模型、前馈模型补偿对低速稳定性的改善。
董全睿[9]（2020）在《基于高精度跟瞄系统的扰动补偿控制技术研究》文中研究说明星载激光通信的研究近几年发展迅速并且具有广阔的发展前景,其中高精度跟瞄系统在激光通信链路的建立和维持过程中起到关键作用,跟瞄系统是一个集合光、机、电一体的复杂系统,为了满足星载激光通信系统的设计需要,跟瞄系统的跟踪精度要达到微弧度级。本文基于星载激光通信的课题背景,重点研究了激光通信跟瞄系统在捕获、瞄准、跟踪过程中扰动补偿控制问题。如何消除跟瞄系统内部摩擦扰动、平台抖动以及一些非线性扰动对跟踪精度的影响,是实现星载跟瞄系统高精度鲁棒伺服控制的关键。由于星间激光通信系统通信距离远、通信的激光束散角窄以及空间环境复杂,建立一条通信双端稳定的通信链路十分困难,而跟瞄控制系统是其核心和关键,本文针对星载跟瞄系统的控制问题展开研究,主要研究内容有:（1）介绍了跟瞄系统的组成并分析了跟瞄系统的工作流程,激光通信链路的建立与保持一般需要经过三个阶段:捕获、瞄准和跟踪,详细描述每个阶段的工作原理。而星载激光通信终端实现APT整个过程的系统称为跟瞄子系统,主要由粗跟踪系统和精跟踪系统组成。为了方便描述ATP过程的姿态和轨道运动,对常用的坐标系以及坐标变换进行计算分析。随后介绍了星载激光通信链路的建立过程:即ATP跟瞄子系统的工作过程。对捕获方式和扫描方式进行分析,推导捕获时间公式,确定捕获方案;详细介绍复合轴跟踪组成及原理,为之后章节的控制算法设计奠定基础。最后,计算了星间通信链路的冗余功率,结合系统链路的光功率方程,推导出各个参数在建立通信链路过程中的影响,给出跟瞄系统的精度指标。（2）为了实现高精度的跟踪性能要求本文采用复合轴控制结构,从控制系统理论的角度分析了粗跟踪系统和精跟踪系统的稳定性与跟瞄系统复合轴稳定性之间的关系,针对复合轴跟踪结构将粗跟踪系统与精跟踪系统分别进行研究和设计。建立了跟瞄系统的运动模型,采用传统扫描的方法辨识出粗跟踪系统的控制模型,并使用经典PID控制策略粗跟踪系统进行三环控制器设计。在此基础上分析了影响粗跟踪系统跟踪精度的扰动因素,介绍了常用的几种扰动补偿方法,本文采用基于动态LuGre摩擦模型的补偿方法,并通过实验数据辨识出LuGre摩擦模型的参数,对比补偿前后的位置误差和速度误差实验数据,证明扰动补偿的有效性。为了提高系统的低速稳定性,改善系统使用编码器差分获取速度信息的噪声放大现象,本文采用基于跟瞄系统运动学模型的卡尔曼滤波的速度估计算法,增强了系统的低速分辨率和响应速度。（3）针对精跟踪控制系统辨识问题,提出一种改进种群初始化的自适应差分进化算法。通过对种群初始化的优化以及改进的自适应变异因子,改进的算法能够提高传统差分进化算法的全局搜索能力和收敛速度。利用Benchmark测试评价函数集与其他智能辨识算法比较测试结果,合理验证了改进差分进化算法在收敛精度和迭代速度方面的优势。此外,提出了一套精跟踪实验平台的实验方案,根据实验数据采用差分进化算法对系统进行辨识,获得精跟踪系统的控制模型,辨识结果显示两种算法的输出与实验系统真实结果基本一致,但改进差分进化算法辨识结果的误差均方根值降低了54.1%,验证了算法在实验系统中的有效性和可行性。（4）星载跟瞄系统的跟踪精度最终取决于精跟踪系统的跟踪精度,而精跟踪系统的扰动主要来自平台的抖动和压电陶瓷带来的非线性扰动,课题研究了精跟踪系统的平台抖动功率谱分析并且分析了压电陶瓷的非线性扰动,由于精跟踪系统扰动模型复杂且难以建模,针对这种无法对扰动准确建模的情况,本文提出一种改进自抗扰结合迭代学习方法的先进控制策略。该控制策略融合了两种方法的优点,不需要准确的扰动模型且有较强的鲁棒性,能够有效抑制平台抖动和压电陶瓷带来的非线性扰动,通过仿真测试和桌面平台实验验证了该控制策略的有效性,提高了跟瞄系统的跟踪精度,满足课题设计所给出的指标。
陈科[10]（2020）在《永磁同步电机低速无位置传感器控制》文中研究指明永磁同步电机无位置传感器控制技术省去了机械式位置传感器,减小了系统尺寸,降低了成本,而且提高了系统运行可靠性,成为当前永磁同步电机控制技术的研究热点。其中,高频信号注入法是实现低速范围内无位置传感器控制的主要方法。然而,由于受滤波器相位延迟、磁场饱和等因素的影响,常规高频电压信号注入法存在诸多缺点,针对上述问题,本文提出了几种方波电压脉冲注入位置估计策略,无需使用滤波器,解决了由交叉饱和电感引起稳态位置估计误差这一问题。同时,将自抗扰控制应用于无位置传感器控制系统的速度环以提高系统抗外部扰动能力。本文研究内容主要如下:首先建立了永磁同步电机数学模型和介绍了矢量控制技术;接着对传统高频信号注入法进行了系统概括性综述,包括基本原理阐释、公式推导以及仿真验证;然后,详细研究了交叉饱和效应产生的机理和影响,并分析了基于不同坐标系,采用传统高频信号注入法对交叉饱和效应进行补偿的不同方式的优缺点,为本文研究内容奠定了基础和提供了对比性。考虑在负载转矩增大时,定子绕组电流较大,电机处于高饱和运行状态,磁场交叉饱和效应将导致转子位置估计误差。针对此问题,提出任意角度高频方波电压信号注入法（AASWI）。AASWI引入信号注入电压坐标系fg,在fg坐标系的两轴上先后注入两对正交方波电压脉冲,计算高频电流增量,并设计了一种新颖的消除交叉饱和效应引起的位置估计误差的解调策略,提高了转子位置估计精度。同时,改进的AASWI还可以在一个电流环控制周期内的快速辨识出d、q轴电感。针对AASWI方法需要注入双脉冲,导致电流环控制周期长的缺点,提出另一种变角度方波电压注入（VASWI）位置估计方法,即根据q轴电流大小不断调整注入角的变角度高频方波电压信号注入法。VASWI将交叉饱和效应导致的位置估计误差角当做注入角,在f轴上注入方波电压,并通过提取g轴差分电流实现位置估计,提高了位置估计精度。针对无位置传感器控制中传统PI速度环控制器存在抗干扰性能差等问题,设计了基于线性自抗扰控制器的速度环控制策略。采用线性扩张状态观测器对综合扰动进行估计,然后通过前馈补偿和线性比例增益共同作用来生成q轴指令电流,并且给出了简化的参数设计过程。最后,对本文所提方法进行了实验验证。结果表明,任意角度和变角度高频方波电压信号注入法都可以有效消除交叉饱和效应引起的位置估计误差,所提速度环自抗扰控制器也可提高系统抗干扰性能和动态响应速度。本文研究内容可以提高无传感器控制精度,增强系统稳定性,保证了永磁同步电机控制性能。
二、低速高精度轴系跟踪控制系统方案设计（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、低速高精度轴系跟踪控制系统方案设计（论文提纲范文）
（1）基于DSP的永磁同步电机宽速域无传感器复合控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 变量注释表 |
| 缩略词注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景和意义 |
| 1.2 永磁同步电机及其控制技术的发展 |
| 1.2.1 永磁同步电机本体的发展 |
| 1.2.2 永磁同步电机相关控制技术的发展 |
| 1.3 永磁同步电机无传感器控制方法的国内外研究现状 |
| 1.3.1 适用于中高速域的永磁同步电机无传感器控制方法 |
| 1.3.2 适用于低速域的永磁同步电机无传感器控制方法 |
| 1.3.3 永磁同步电机无传感器复合控制策略 |
| 1.4 论文的主要研究内容及章节安排 |
| 第二章 永磁同步电机模型及其矢量控制 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 永磁同步电机数学模型 |
| 2.2.1 永磁同步电机的结构及其分类 |
| 2.2.2 永磁同步电机在不同坐标轴系下的数学模型 |
| 2.2.3 不同坐标轴系间的数学变换 |
| 2.3 永磁同步电机矢量控制系统 |
| 2.3.1 永磁同步电机的矢量控制 |
| 2.3.2 空间矢量脉宽调制技术 |
| 2.3.3 矢量控制系统仿真及结果 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于自适应滑模观测器的中高速无传感器控制策略 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 滑模变结构控制的基本原理 |
| 3.3 传统滑模观测器的构建 |
| 3.4 改进自适应滑模观测器的设计 |
| 3.4.1 切换函数的改进 |
| 3.4.2 自适应反电动势观测器设计 |
| 3.4.3 改进自适应滑模观测器的稳定性证明 |
| 3.4.4 转子位置和转速信息提取 |
| 3.5 仿真结果及对比分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于脉振高频方波注入的低速无传感器控制策略 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 传统脉振高频电压注入法 |
| 4.2.1 高频注入法工作原理 |
| 4.2.2 高频激励下的永磁同步电机数学模型 |
| 4.2.3 传统脉振高频电压注入法实现 |
| 4.3 改进脉振高频方波电压注入法 |
| 4.3.1 载波信号的选择与分离 |
| 4.3.2 转子位置误差的提取 |
| 4.3.3 转子位置及转速估计 |
| 4.4 仿真结果及对比分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 永磁同步电机宽速域复合控制策略 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 状态过渡策略分析 |
| 5.3 复合观测器设计 |
| 5.4 仿真分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 控制系统硬件、软件设计及实验验证 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 基于DSP的永磁同步电机控制系统硬件设计 |
| 6.2.1 硬件系统总体设计 |
| 6.2.2 控制部分相关电路设计 |
| 6.2.3 驱动部分相关电路设计 |
| 6.2.4 PCB电路板设计 |
| 6.3 基于CCS的永磁同步电机控制系统软件设计 |
| 6.3.1 主程序设计 |
| 6.3.2 主中断程序设计 |
| 6.3.3 其它子程序设计 |
| 6.4 实验结果及分析 |
| 6.4.1 实验平台的搭建 |
| 6.4.2 低速运行实验分析 |
| 6.4.3 中高速运行实验分析 |
| 6.4.4 宽速域运行实验分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 全文工作总结 |
| 7.2 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简介 |
（2）高分辨遥感卫星单框架控制力矩陀螺伺服控制技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景及意义 |
| 1.2 SGCMG系统的研究现状 |
| 1.2.1 SGCMG系统概述及发展 |
| 1.2.2 位置传感器误差补偿研究现状 |
| 1.2.2.1 圆光栅编码器测角误差来源 |
| 1.2.2.2 硬件补偿方法 |
| 1.2.2.3 软件补偿方法 |
| 1.2.3 伺服控制策略研究现状 |
| 1.2.3.1 PI控制策略 |
| 1.2.3.2 自抗扰控制策略 |
| 1.2.3.3 预测控制策略 |
| 1.2.3.4 滑模控制策略 |
| 1.2.3.5 神经网络控制策略 |
| 1.3 本文的研究内容和组织结构 |
| 第2章 SGCMG框架电机建模及控制 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 框架电机选型及指标 |
| 2.3 永磁同步电机的数学建模 |
| 2.3.1 坐标系建立方法 |
| 2.3.1.1 Clark变换 |
| 2.3.1.2 Park变换 |
| 2.3.2 数学建模 |
| 2.4 永磁同步电机的矢量控制策略 |
| 2.5 矢量控制仿真分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 位置传感器误差补偿 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 圆光栅工作原理及误差 |
| 3.2.1 圆光栅工作原理 |
| 3.2.2 圆光栅误差来源 |
| 3.2.3 安装误差模型 |
| 3.2.3.1 倾斜误差建模 |
| 3.2.3.2 偏心误差建模 |
| 3.3 圆光栅误差补偿方法 |
| 3.3.1 硬件补偿 |
| 3.3.2 软件补偿 |
| 3.4 圆光栅标定与补偿实验 |
| 3.4.1 标定实验设计 |
| 3.4.2 补偿流程 |
| 3.5 圆光栅补偿结果与仿真分析 |
| 3.5.1 补偿结果分析 |
| 3.5.2 SGCMG伺服系统仿真 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 SGCMG框架伺服系统辨识 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 SGCMG框架伺服系统控制模型和机械谐振的研究 |
| 4.2.1 SGCMG框架伺服控制模型 |
| 4.2.2 机械谐振频率抑制 |
| 4.3 SGCMG框架伺服系统特性辨识 |
| 4.3.1 辨识方法 |
| 4.3.2 辨识实验 |
| 4.4 SGCMG框架伺服系统频率特性辨识结果 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 SGCMG框架伺服系统控制策略研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 传统伺服控制策略介绍 |
| 5.2.1 电流环控制 |
| 5.2.2 速度环控制 |
| 5.2.3 位置环控制 |
| 5.3 滑模控制 |
| 5.3.1 滑模控制基本理论 |
| 5.3.2 快速终端滑模控制 |
| 5.3.3 抖振问题及抑制方法 |
| 5.3.4 新型趋近律设计 |
| 5.4 基于神经网络的自适应控制 |
| 5.4.1 神经网络基本理论 |
| 5.4.2 神经网络自适应PID控制 |
| 5.5 控制器设计及仿真对比 |
| 5.5.1 控制器设计 |
| 5.5.2 仿真结果分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 SGCMG框架伺服系统研制与实验 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 SGCMG框架伺服系统的硬件设计 |
| 6.2.1 电源模块设计 |
| 6.2.2 控制模块设计 |
| 6.2.3 驱动模块设计 |
| 6.2.4 ADC采集模块设计 |
| 6.2.4.1 电流采集 |
| 6.2.4.2 母线电压和温度采集 |
| 6.2.5 通信模块设计 |
| 6.2.5.1 CAN通信 |
| 6.2.6 RS422 通信 |
| 6.3 SGCMG框架伺服系统的软件设计 |
| 6.3.1 主控制器软件设计 |
| 6.3.2 从控制器软件设计 |
| 6.4 SGCMG框架伺服系统实验 |
| 6.4.1 电流环实验结果 |
| 6.4.2 速度环实验结果 |
| 6.4.2.1 阶跃跟踪响应实验 |
| 6.4.2.2 正弦跟踪响应实验 |
| 6.4.2.3 实验结论 |
| 6.4.3 位置环实验结果 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 全文工作总结 |
| 7.2 论文主要创新点 |
| 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 |
（3）一种天基二维跟踪指向机构的结构设计和力热特性分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 课题背景 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.4 本论文研究内容与结构安排 |
| 第2章 转台总体设计方案 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 转台结构形式 |
| 2.2.1 仪器组成、功能、与性能指标 |
| 2.2.2 总体布局的选择与设计 |
| 2.3 跟踪系统组成及工作原理 |
| 2.4 转台工作环境分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 二维转台驱动方案与轴系设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 转台驱动方案确定 |
| 3.2.1 驱动电机选择 |
| 3.2.2 角度传感器选择 |
| 3.2.3 转动机构所需转矩计算 |
| 3.3 转动机构轴系设计 |
| 3.3.1 轴承布置 |
| 3.3.2 轴承在轨次数分析与润滑方式选择 |
| 3.3.3 轴系详细结构 |
| 3.3.4 轴承的校核 |
| 3.4 转台轴系扭转强度校核 |
| 3.5 转台轴系精度分析 |
| 3.5.1 俯仰轴系指向误差 |
| 3.5.2 方位轴系指向误差 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 二维转台支撑构件设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 结构材料的选择 |
| 4.3 连续体结构拓扑优化模型简述 |
| 4.4 支撑构件详细结构设计 |
| 4.4.1 内框架结构设计 |
| 4.4.2 U形架结构设计 |
| 4.4.3 底板结构设计 |
| 4.4.4 锁定机构设计 |
| 4.5 二维跟踪转台结构方案 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 二维转台工程分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 转台有限元模型的建立 |
| 5.2.1 有限元建模原则 |
| 5.2.2 有限元模型的简化处理 |
| 5.2.3 单元材料属性 |
| 5.2.4 有限元建模结果 |
| 5.3 二维转台力学特性分析 |
| 5.3.1 分析目标概述 |
| 5.3.2 载荷条件 |
| 5.3.3 约束处理 |
| 5.3.4 计算结果分析 |
| 5.4 二维转台温度特性分析 |
| 5.4.1 分析目标概述 |
| 5.4.2 约束处理与载荷条件 |
| 5.4.3 计算结果分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 二维转台环境适应性试验 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 力学环境适应性试验 |
| 6.2.1 试验目的 |
| 6.2.2 试验项目、场地及设备 |
| 6.2.3 试验原理 |
| 6.2.4 试验条件 |
| 6.2.5 试验工装及传感器安装 |
| 6.2.6 试验步骤 |
| 6.2.7 试验数据及分析 |
| 6.2.8 结论 |
| 6.3 温度环境适应性试验 |
| 6.3.1 试验目的 |
| 6.3.2 试验项目、场地及设备 |
| 6.3.3 试验原理 |
| 6.3.4 试验条件 |
| 6.3.5 试验步骤 |
| 6.3.6 试验数据及分析 |
| 6.3.7 结论 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 结论 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 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）航空光电稳定平台粗精双稳定控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景及意义 |
| 1.2 国内外的研究现状 |
| 1.2.1 航空光电稳定平台的研究现状 |
| 1.2.2 快速反射镜的发展现状 |
| 1.2.3 航空光电稳定平台控制策略的研究现状 |
| 1.2.4 快速反射镜控制策略的研究现状 |
| 1.3 本文的研究内容及章节安排 |
| 第2章 框架系统分析及理论基础 |
| 2.1 框架系统的结构及组成 |
| 2.2 驱动电机的选型及控制难点 |
| 2.3 框架系统硬件配置 |
| 2.4 矢量控制的基本原理 |
| 2.5 永磁同步电机的数学模型 |
| 2.6 框架系统稳定的影响因素 |
| 2.7 框架系统的被动隔振与主动抗扰 |
| 2.7.1 被动隔振 |
| 2.7.2 主动抗扰 |
| 2.8 本章小结 |
| 第3章 框架系统的控制策略 |
| 3.1 离线迭代学习抑制齿槽力矩 |
| 3.1.1 迭代学习控制器的基本原理 |
| 3.1.2 迭代学习控制器的具体实现 |
| 3.1.3 迭代学习控制器的simulink仿真 |
| 3.1.4 迭代学习控制器的实验 |
| 3.1.5 控制量前馈抑制齿槽效应 |
| 3.2 滑模控制器的设计 |
| 3.2.1 传统滑模控制器 |
| 3.2.2 滑模面的选取 |
| 3.2.3 基于新型趋近律的滑模控制器的设计 |
| 3.2.4 稳定性分析 |
| 3.2.5 基于新型趋近律的滑模控制实验结果 |
| 3.3 复合控制器的设计 |
| 3.3.1 扩张状态观测器的设计 |
| 3.3.2 SMC+ESO复合控制器的设计 |
| 3.4 对比实验设计 |
| 3.5 框架系统实验结果 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 快速反射镜系统分析及理论基础 |
| 4.1 快速反射镜的工作原理 |
| 4.2 快速反射镜的结构组成 |
| 4.3 快速反射镜的硬件系统介绍 |
| 4.4 快速反射镜的模型 |
| 4.4.1 快速反射镜的理论模型 |
| 4.4.2 快反镜的实际模型及拟合 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 快速反射镜的高精度控制 |
| 5.1 “速度反馈法”消除谐振 |
| 5.1.1 “速度反馈法”的基本原理 |
| 5.1.2 阻尼比对系统的影响 |
| 5.1.3 反馈系数的调节 |
| 5.2 自适应鲁棒控制 |
| 5.2.1 自适应鲁棒控制的基本原理 |
| 5.2.2 自适应鲁棒控制的simulink仿真 |
| 5.2.3 自适应鲁棒控制器的鲁棒性分析 |
| 5.2.4 自适应鲁棒控制器小结 |
| 5.3 零相差控制器 |
| 5.3.1 零相差控制器的基本原理 |
| 5.3.2 零相差控制器的设计及simulink仿真 |
| 5.3.3 零相差控制器的鲁棒性分析 |
| 5.3.4 零相差控制器小结 |
| 5.4 快速反射镜系统的总控制方案 |
| 5.5 快反系统高性能控制实验 |
| 5.5.1 “速度反馈法”实验 |
| 5.5.2 自适应鲁棒控制器实验 |
| 5.5.3 零相差控制器实验 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 平台的稳定性实验 |
| 6.1 摇摆台的稳定性实验 |
| 6.1.1 框架系统一级稳定下平台的稳定性实验 |
| 6.1.2 粗精双稳定下平台的稳定性实验 |
| 6.2 振动台的稳定性实验 |
| 6.3 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 主要完成的工作 |
| 7.2 创新型成果 |
| 7.3 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 |
（5）光电吊舱稳定控制方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国内外发展概况 |
| 1.2.2 国内外研究现状 |
| 1.3 论文主要研究内容和结构安排 |
| 第2章 稳定控制原理 |
| 2.1 建立坐标系 |
| 2.2 稳定控制方法 |
| 2.2.1 单速度环控制方法 |
| 2.2.2 双速度环控制方法 |
| 2.3 稳定控制算法 |
| 2.3.1 PID控制原理 |
| 2.3.2 自抗扰控制原理 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 光电吊舱系统分析 |
| 3.1 光电吊舱稳定控制系统指标要求及组成 |
| 3.1.1 光电吊舱稳定控制系统指标要求 |
| 3.1.2 稳定指标分析 |
| 3.1.3 光电吊舱系统组成 |
| 3.2 稳定控制系统主要功能部件 |
| 3.2.1 陀螺 |
| 3.2.2 电机 |
| 3.2.3 光电编码器 |
| 3.3 光电吊舱稳定性能影响因素分析 |
| 3.3.1 模型误差干扰 |
| 3.3.2 载体姿态干扰 |
| 3.3.3 力矩干扰 |
| 3.3.4 摩擦干扰 |
| 3.3.5 噪声干扰 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 光电吊舱稳定控制系统验证 |
| 4.1 系统建模 |
| 4.1.1 系统建模方法 |
| 4.1.2 直流力矩电机模型 |
| 4.1.3 系统参数辨识方法 |
| 4.1.4 阶跃响应参数辨识 |
| 4.2 稳定控制方法仿真及测量 |
| 4.2.1 双速度环稳定控制仿真 |
| 4.2.2 稳定精度影响因素 |
| 4.2.3 测量方法 |
| 4.2.4 测量结果 |
| 4.3 摩擦补偿 |
| 4.3.1 摩擦影响 |
| 4.3.2 Lu Gre摩擦模型 |
| 4.3.3 摩擦模型参数辨识 |
| 4.3.4 摩擦补偿 |
| 4.4 自抗扰控制技术 |
| 4.4.1 自抗扰控制其原理 |
| 4.4.2 补偿方法 |
| 4.4.3 实验结果 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果 |
| 致谢 |
（6）星载双反射面偏置天线可展开双轴指向机构设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源及研究背景 |
| 1.2 国内外指向机构研究现状 |
| 1.2.1 国内研究现状 |
| 1.2.2 国外研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 指向机构构型方案设计 |
| 2.1 指向机构设计约束条件 |
| 2.1.1 指向机构主要功能要求 |
| 2.1.2 空间环境约束 |
| 2.1.3 双轴指向机构设计指标 |
| 2.2 指向机构构型设计 |
| 2.2.1 常见指向机构构型分析 |
| 2.2.2 双反射面偏置天线指向机构构型设计 |
| 2.3 材料选择方案 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 指向机构关键部件设计 |
| 3.1 双轴连杆部件设计 |
| 3.1.1 双轴连杆结构及铺层优化设计 |
| 3.1.2 双轴连杆尺寸优化设计 |
| 3.2 锁紧释放部件设计 |
| 3.2.1 锁紧释放装置对比 |
| 3.2.2 锁紧支撑一体化设计 |
| 3.3 轴系部件设计 |
| 3.3.1 驱动部件 |
| 3.3.2 减速部件 |
| 3.3.3 角位置检测部件 |
| 3.3.4 润滑方式 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 指向机构力学仿真分析 |
| 4.1 指向机构有限元模型的建立 |
| 4.2 指向机构力学分析 |
| 4.2.1 指向机构模态分析 |
| 4.2.2 指向机构频率响应分析 |
| 4.2.3 指向机构随机振动分析 |
| 4.2.4 指向机构静力学分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 指向机构地面验证试验 |
| 5.1 指向机构振动试验 |
| 5.1.1 扫频试验 |
| 5.1.2 正弦振动试验 |
| 5.1.3 随机振动试验 |
| 5.2 指向机构精度检测试验 |
| 5.2.1 指向机构双轴指向精度检测 |
| 5.2.2 指向机构速度稳定度检测 |
| 5.2.3 指向机构双轴夹角精度检测 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 论文总结 |
| 6.2 本文的不足与展望 |
| 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 |
（7）基于机电耦合的工业机器人关节振动特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景及研究意义 |
| 1.2 课题研究的来源 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 关节系统伺服控制 |
| 1.3.2 关节机电耦合研究 |
| 1.3.3 关节系统扭转振动研究 |
| 1.3.4 关节系统非线性振动因素的研究 |
| 1.4 主要研究工作与总体框架 |
| 第二章 关节机电耦合建模分析 |
| 2.1 关节传动动力学模型 |
| 2.2 关节伺服电机控制模型 |
| 2.2.1 关节电机数学模型 |
| 2.2.2 关节伺服控制策略 |
| 2.3 关节机电耦合全局分析 |
| 2.4 关节机电耦合模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 关节系统扭转振动特性 |
| 3.1 关节扭振机理 |
| 3.2 关节机电耦合系统扭振模型 |
| 3.3 关节固有频率计算 |
| 3.4 关节等效双惯量模型 |
| 3.4.1 双惯量模型 |
| 3.4.2 关节双惯量频域特性分析 |
| 3.5 机械参数对关节扭振的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 关节系统机电耦合振动特性仿真 |
| 4.1 关节系统机电耦合振动模型 |
| 4.2 关节系统机电耦合脉振分析 |
| 4.3 电气参数对关节系统机电耦合振动影响 |
| 4.3.1 磁链系数对关节系统振动的影响 |
| 4.3.2 电感参数对关节系统的振动影响 |
| 4.4 关节系统关键部件的振动特性 |
| 4.4.1 减速机振动特性 |
| 4.4.2 联轴器振动特性 |
| 4.4.3 负载振动特性 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 机电耦合关节系统非线性振动特性分析 |
| 5.1 关节非线性振动特性研究 |
| 5.1.1 关节系统非线性振动因素 |
| 5.1.2 关节非线性振动特性研究方案 |
| 5.2 机电耦合关节系统非线性振动特性 |
| 5.2.1 死区非线性振动特性 |
| 5.2.2 饱和非线性振动特性 |
| 5.2.3 间隙非线性振动特性 |
| 5.3 摩擦非线性振动特性研究 |
| 5.3.1 非线性摩擦模型 |
| 5.3.2 摩擦非线性振动特性 |
| 5.4 基于遗传算法的非线性摩擦辨识 |
| 5.4.1 遗传算法概述 |
| 5.4.2 实验设计及摩擦力矩测量 |
| 5.4.3 摩擦模型参数辨识 |
| 5.4.4 基于摩擦补偿的模型验证 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文总结 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录A 攻读硕士学位期间的学术成果 |
（8）库德式跟瞄转台伺服系统低速性能研究（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 小型化激光通信终端发展现状 |
| 1.3 精密转台控制与其低速性能的研究现状 |
| 1.3.1 转台控制技术研究现状 |
| 1.3.2 低速摩擦的研究现状 |
| 1.4 主要研究内容及章节安排 |
| 第2章 库德式跟瞄转台系统总体设计 |
| 2.1 跟瞄转台的技术指标 |
| 2.2 库德式激光通信终端的结构与组成 |
| 2.3 库德镜式跟瞄系伺服方案 |
| 2.3.1 PAT伺服研制方案 |
| 2.3.2 执行电机选型 |
| 2.3.3 测角传感器选型 |
| 2.3.4 CCD探测器选型 |
| 2.4 库德光路建模与跟踪模型的仿真分析 |
| 2.4.1 光路坐标系建立 |
| 2.4.2 光学CCD测角跟踪建模与验证 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 跟瞄转台低速性能分析 |
| 3.1 摩擦特性分析 |
| 3.1.1 摩擦的静态特性 |
| 3.1.2 摩擦的动态特性 |
| 3.1.3 摩擦对低速性能的影响 |
| 3.2 测量环节的影响 |
| 3.2.1 量化环节的缺陷 |
| 3.2.2 量化环节对伺服系统的影响 |
| 3.3 波动力矩影响及分析 |
| 3.3.1 齿槽波动力矩 |
| 3.3.2 电磁波动力矩 |
| 3.4 低速性能评价指标 |
| 3.4.1 速率精度 |
| 3.4.2 速率平稳性 |
| 3.4.3 最低速率 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 低速摩擦补偿策略研究 |
| 4.1 摩擦补偿控制策略 |
| 4.1.1 非模型的摩擦补偿 |
| 4.1.2 基于摩擦模型的补偿 |
| 4.2 摩擦模型选择 |
| 4.3 模型辨识及算法流程 |
| 4.4 基于模型的前馈补偿 |
| 4.5 模糊自适应算法优化 |
| 4.5.1 模糊自适应PID设计 |
| 4.5.2 算法仿真验证 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 伺服控制系统设计 |
| 5.1 控制系统硬件设计 |
| 5.1.1 控制芯片 |
| 5.1.2 电源电路 |
| 5.1.3 驱动电路及电流采样电路 |
| 5.1.4 光电编码器反馈电路 |
| 5.1.5 通信电路 |
| 5.1.6 硬件实物 |
| 5.2 伺服电机三闭环设计 |
| 5.2.1 电流环设计 |
| 5.2.2 速度环设计 |
| 5.2.3 位置环设计 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 库德跟瞄转台系统测试 |
| 6.1 实验系统搭建 |
| 6.2 图像跟踪闭环低速捕获实验 |
| 6.3 最小平滑速率实验 |
| 6.4 跟踪精度测试实验 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的学术成果 |
| 致谢 |
（9）基于高精度跟瞄系统的扰动补偿控制技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 星载激光通信概述 |
| 1.2 课题研究背景及意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 国外研究现状 |
| 1.3.2 国内研究现状 |
| 1.4 发展趋势及重点关键技术 |
| 1.4.1 星载激光通信发展趋势 |
| 1.4.2 关键技术展望 |
| 1.5 本文研究内容及章节安排 |
| 第2章 星载激光通信跟瞄系统技术 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 星载高精度跟瞄系统控制原理分析 |
| 2.3 坐标系及坐标变换 |
| 2.4 星载高精度跟瞄系统工作过程 |
| 2.4.1 瞄准及预瞄准过程 |
| 2.4.2 捕获过程 |
| 2.4.3 跟踪理论 |
| 2.5 星间链路的性能研究 |
| 2.6 总结 |
| 第3章 主轴粗跟踪系统控制设计及扰动补偿研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 星载跟瞄系统运动模型分析 |
| 3.3 粗跟踪系统控制策略 |
| 3.3.1 电流环 |
| 3.3.2 速度环 |
| 3.3.3 位置环 |
| 3.4 粗跟踪系统扰动补偿研究 |
| 3.4.1 典型的摩擦模型 |
| 3.4.2 摩擦补偿控制方法 |
| 3.4.3 基于Lu Gre摩擦补偿控制方法 |
| 3.5 低速检测补偿研究 |
| 3.6 小结 |
| 第4章 基于改进差分进化算法的辨识方法研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 传统差分进化算法 |
| 4.3 改进差分进化算法 |
| 4.4 差分进化算法性能评价 |
| 4.4.1 Benchmarks标准化测试函数 |
| 4.4.2 算法精度测试 |
| 4.4.3 算法收敛性能比较 |
| 4.5 精跟踪系统辨识实验 |
| 4.6 小结 |
| 第5章 精跟踪控制系统研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 精跟踪系统扰动分析 |
| 5.2.1 星载平台扰动 |
| 5.2.2 压电陶瓷非线性特性分析 |
| 5.3 自抗扰控制技术研究 |
| 5.3.1 跟踪微分器 |
| 5.3.2 扩张状态观测器 |
| 5.3.3 非线性误差反馈控制率 |
| 5.3.4 改进自抗扰控制器 |
| 5.3.5 迭代学习扰动抑制控制方法 |
| 5.4 自抗扰结合迭代学习的控制策略结果分析 |
| 5.4.1 控制器仿真实验对比分析 |
| 5.4.2压电陶瓷非线性补偿实验 |
| 5.4.3 精跟踪系统实验分析 |
| 5.5 小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 全文工作总结 |
| 6.2 论文创新点 |
| 6.3 后续研究展望 |
| 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 |
（10）永磁同步电机低速无位置传感器控制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 术语符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 永磁同步电机无位置传感器控制国内外研究现状 |
| 1.2.1 基于电感凸极模型的零低速阶段无传感器控制技术 |
| 1.2.2 基于基波模型的中高速阶段无传感器控制技术 |
| 1.3 论文研究内容及安排 |
| 第二章 永磁同步电机数学模型及常规高频电压注入无位置传感器控制方法 |
| 2.1 永磁同步电机数学模型及其矢量控制策略 |
| 2.1.1 永磁同步电机数学模型 |
| 2.1.2 永磁同步电机矢量控制策略 |
| 2.2 高频正弦信号注入法 |
| 2.2.1 基本原理及理论推导 |
| 2.2.2 仿真验证 |
| 2.3 高频方波信号注入法 |
| 2.3.1 基本原理及理论推导 |
| 2.3.2 仿真验证 |
| 2.4 常规高频电压注入法的交叉饱和效应影响及补偿分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 永磁同步电机任意角度高频方波电压注入法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 建立永磁同步电机电感各向异性数学模型 |
| 3.3 任意角度高频方波电压注入策略 |
| 3.3.1 任意角度高频方波电压注入方案 |
| 3.3.2 信号注入坐标系内高频电流增量 |
| 3.3.3 考虑交叉饱和效应的估计位置解调 |
| 3.4 基于双脉冲高频方波电压注入的快速电感在线辨识方法 |
| 3.4.1 电感参数辨识的意义及现状 |
| 3.4.2 估计dq坐标系上的高频电流增量 |
| 3.4.3 自感和互感辨识算法 |
| 3.5 实验结果分析 |
| 3.5.1 任意角度高频方波电压注入位置估计实验结果分析 |
| 3.5.2 电感参数辨识实验结果分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 永磁同步电机变角度高频方波电压注入法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 变角度高频方波电压注入策略 |
| 4.2.1 注入坐标系上差分电流 |
| 4.2.2 消除交叉饱和效应的信号解调方法 |
| 4.2.3 变角度方波电压注入位置估计实施步骤 |
| 4.3 实验结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 永磁同步电机无位置传感器控制系统速度环线性自抗扰控制器设计 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 速度环线性自抗扰控制器 |
| 5.2.1 自抗扰控制器原理 |
| 5.2.2 采用线性扩张状态观测器的负载转矩观测器设计 |
| 5.2.3 线性扩张状态观测器稳定性分析 |
| 5.3 改进的单参数速度环自抗扰控制器 |
| 5.4 实验结果分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 论文研究工作总结 |
| 6.2 论文后继工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
| 1 作者简历 |
| 2 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
| 3 发明专利 |
| 学位论文数据采集 |
四、低速高精度轴系跟踪控制系统方案设计（论文参考文献）
- [1]基于DSP的永磁同步电机宽速域无传感器复合控制研究[D]. 李伯涵. 南京信息工程大学, 2021(01)
- [2]高分辨遥感卫星单框架控制力矩陀螺伺服控制技术研究[D]. 于跃. 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), 2021(08)
- [3]一种天基二维跟踪指向机构的结构设计和力热特性分析[D]. 陈卓. 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), 2021(08)
- [4]航空光电稳定平台粗精双稳定控制研究[D]. 夏先齐. 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), 2021(08)
- [5]光电吊舱稳定控制方法研究[D]. 秦艺萌. 中北大学, 2021(09)
- [6]星载双反射面偏置天线可展开双轴指向机构设计[D]. 殷康程. 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), 2021(08)
- [7]基于机电耦合的工业机器人关节振动特性研究[D]. 仪凌霄. 昆明理工大学, 2021(01)
- [8]库德式跟瞄转台伺服系统低速性能研究[D]. 陈力兵. 长春理工大学, 2021
- [9]基于高精度跟瞄系统的扰动补偿控制技术研究[D]. 董全睿. 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)
- [10]永磁同步电机低速无位置传感器控制[D]. 陈科. 浙江工业大学, 2020(02)