消声水池自动化驱动装置的研制

论文摘要

对于某水中兵器,水声接收装置的灵敏度是一项极其重要的技术指标,因而在其研制和生产过程中,需要设计一套可靠的测试系统对该技术指标进行测试,而消声水池自动化驱动装置则是该系统中较为关键的设备。本文主要针对消声水池自动化驱动装置的工程实现,对系统的机械设计和控制方案以及其中的关键技术问题进行了理论和实验研究。本文首先分析了水声接收装置的测试功能要求,在此基础上比较了几种相关的机构传动方案,并根据现场的安装、维护条件和综合性能价格比,提出了比较优化的机构实现方案。然后就各个功能部分,分别分析了传动原理及其可能带来的控制问题。其次,根据系统的机械结构和测试功能要求,提出了上下位机形式的总体控制方案,并就其中的核心部分-基于DSP 的交流伺服运动控制器作了较为详细的设计研究和工作原理分析,并在此基础上进一步研究了交流伺服运动控制器的四个关键电路:位置检测电路、多路信号采集电路、多路控制信号输出电路和上下位机串口通讯电路。然后在对交流伺服电机数学模型进行分析的基础上,重点研究了消声水池自动化驱动装置中的两个关键控制问题。针对X 向运动双电机驱动系统中速度同步问题,提出了基于模型参考的自适应控制方法,并结合传统的PID 技术设计了X 向双电机闭环调速控制器; 针对Z 向升降运动二级传动机构的协调控制问题,提出了摆线方程的机构运动切换策略和单神经元自适应PID 控制方法。并采用MATLAB 软件对以上两种控制方法进行了仿真研究,在理论上验证了控制方法的可行性。最后,在以上理论分析的基础上,设计了简易交流运动控制卡和交流伺服电机实验系统,分别对上述两种控制方法进行了实验研究,进一步验证了控制方法的可行性,为消声水池自动化测试装备驱动系统的最终工程实现奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 伺服控制技术的发展概况
• 1.2 消声水池自动化驱动装置的研究现状
• 1.3 课题的来源、目的及意义
• 1.4 本文的主要内容
• 2 消声水池自动化驱动装置的机构实现
• 2.1 机构概况
• 2.2 行走机构的实现
• 2.3 升降装置的机构实现
• 2.4 旋转机构的实现
• 2.5 小结
• 3 消声水池自动化驱动装置的控制方案及硬件实现
• 3.1 消声水池自动化驱动装置的总体控制方案
• 3.2 基于DSP 的交流伺服运动控制器
• 3.3 基于DSP 的交流伺服运动控制器的硬件实现
• 3.4 小结
• 4 消声水池自动化驱动装置的控制研究
• 4.1 交流伺服系统的控制策略及数学模型
• 4.2 X 向双电机驱动系统的模型参考自适应控制研究
• 4.3 Z 向二级传动机构的自适应PID 控制研究
• 4.4 小结
• 5 消声水池自动化驱动装置控制系统的实验研究
• 5.1 实验系统的设计
• 5.2 双电机驱动系统的自适应同步控制实验研究
• 5.3 二级传动机构的自适应PID 协同控制实验研究
• 5.4 小结
• 6 全文总结
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读学位期间发表论文目录
• 附录2 实验系统照片