空间对接系统直线驱动机构的控制技术研究

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直线驱动机构是弱撞式空间对接系统的关键执行机构,空间对接工作的复杂性要求直线驱动机构具有高定位精度、宽调速范围、高动态响应能力、高可靠性等性能特点。为了满足直线驱动机构的性能要求,本课题所研究的直线驱动机构采用了以高性能DSP为硬件基础的全数字化伺服控制系统。本文对直线驱动机构控制技术进行了研究,主要工作如下:(1)建立了直线驱动机构控制系统的仿真模型,对系统电流环、速度环、位置环的控制器进行了设计以及参数校正,对各环的频响特性进行了分析。(2)设计了直线驱动机构控制系统的软件总体结构以及各个中断服务子程序模块,利用MODBUS通讯协议实现了控制器与上位机观测软件之间的通信,实现了电机测速算法以及改进的数字PID控制器在直线驱动机构控制系统中的应用,对直线驱动机构的关键技术指标进行了实验验证。(3)分析了直线驱动机构传动系统的振动问题,提出了基于模型的速度差振动抑制补偿算法,在Matlab/simulink软件平台上进行了仿真验证,搭建了多质量体弹性扭转系统试验台,并进行了实验验证。(4)研究了模糊PID控制算法在直线驱动机构中的应用,设计了应用于无刷直流电机控制系统速度环的模糊PID控制器并进行了仿真验证。同时又对传动系统振动抑制补偿算法中的PI控制器进行了模糊化处理,根据算法特点设计了模糊I+P控制器,并进行了仿真和实验验证。
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