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基于以太网的多随动系统定位控制

发布时间:2021-04-08 16:14
  针对高炮多随动系统高精度定位控制研究中存在的亟需解决的关键问题:系统通信速率低、组网能力有限、炮控系统存在外界干扰及诸多非线性因素,本文旨在解决这些制约高炮性能的瓶颈问题,提出了基于以太网的网络控制,并设计了一种基于连续光滑的扩张状态观测器的分数阶PID控制器。本文以高炮高精度定位控制设计为研究背景,立足于网络化控制结构成为控制系统主流的现实,在以太网实时性分析、控制系统设计及数学仿真验证等方面,展开了基于以太网的高速、高精度定位控制系统的研究,重点研究了随动系统通信网络的通信实时性、多随动控制系统的定位控制策略。针对系统通信实时性问题,提出了确定性实时以太网模型及分时调度方法,设计了系统通信网络实验方案,并分析了基于CAN-以太网通信网络的时延。由于定位控制器是基于自抗扰技术设计的,本文针对自抗扰控制中基于fal()函数的扩张状态观测器(ESO)易产生高频颤振的缺点,构造了连续光滑的fan()函数,设计了基于fan()函数的扩张状态观测器(CS-ESO),并通过数字仿真验证了改进控制算法的正确性。对于高炮多随动控制系统的诸多非线性特征,提出了以分数阶PID为主控制器,通过CS-ESO... 

【文章来源】:南京理工大学江苏省 211工程院校

【文章页数】:72 页

【学位级别】:硕士

【文章目录】:
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 课题背景
        1.1.1 研究的动机
        1.1.2 研究的意义及目的
    1.2 随动系统通信网络的现状
    1.3 高炮随动系统控制研究
        1.3.1 分数阶PID控制
        1.3.2 自抗扰控制方法
    1.4 论文主要内容
2 多随动系统总体方案设计
    2.1 随动控制系统的功能
    2.2 随动控制系统非线性模型
        2.2.1 随动控制系统方框图设计方案
        2.2.2 随动控制系统数学模型
    2.3 随动控制系统组成部分选择
        2.3.1 主控计算机选择
        2.3.2 旋转变压器选择
        2.3.3 轴角编码器的选择
        2.3.4 交换机的选择
        2.3.5 电机及驱动器的选择
    2.4 本章小结
3 多随动控制系统的通信网络设计与实现
    3.1 多随动控制系统通信网络硬件设计
        3.1.1 随动控制器与火控计算机通信硬件设计
        3.1.2 随动控制器与伺服驱动器间通信硬件设计
        3.1.3 位置信号采集设计
    3.2 多随动控制系统通信网络软件设计
    3.3 以太网通信设计
        3.3.1 以太网实时性分析
        3.3.2 确定性实时以太网模型
        3.3.3 以太网报文格式
    3.4 基于以太网的多随动系统分析
        3.4.1 基于以太网的多随动系统基本结构
        3.4.2 基于以太网的网络控制系统
    3.5 多随动控制系统通信网络实验方案设计
    3.6 通信网络分析比较
    3.7 本章小结
4 多随动系统分数阶PID控制器设计
    4.1 分数阶PID控制研究
        4.1.1 分数阶微积分
        4.1.2 分数阶微积分定义
        4.1.3 分数阶PID最优Oustaloup数字实现
    4.2 分数阶非线性微分方程求解法
    4.3 分数阶PID控制器设计
        4.3.1 分数阶PID控制器
        4.3.2 控制器参数影响分析
    4.4 控制器参数整定
    4.5 自抗扰控制技术研究
        4.5.1 传统ESO
        4.5.2 CS-ESO构造
        4.5.3 构造函数仿真验证
    4.6 基于以太网的多随动控制系统算法研究
        4.6.1 基于CS-ESO的FOPID控制器设计
        4.6.2 CS-ESO-PID控制器仿真分析
    4.7 本章小结
5 半实物仿真试验
    5.1 高炮随动系统设计指标
    5.2 仿真原理
    5.3 SIMULINK仿真与半实物仿真接口
    5.4 实验平台介绍
    5.5 实验测试
    5.6 本章小结
总结与展望
致谢
参考文献
附录



本文编号:3125857

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