一、高速高精度数字伺服系统研制（论文文献综述）
于跃[1]（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》文中提出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。
李瑞金[2]（2021）在《卫星遥感点光源辐射标校方法与系统研究》文中进行了进一步梳理卫星遥感在国民经济、社会生活和国家安全等诸多方面得到广泛应用,其应用效能很大程度上取决于遥感数据定量化水平,而卫星遥感器MTF在轨检测和辐射定标是卫星遥感定量化基础。以场地为观测目标的替代定标作为卫星定标三类手段之一,具有对在轨卫星整个生命周期进行高精度检测与定标的技术优势。替代定标主要以大面积均匀场、人工靶标或点光源作为参照目标。基于自然环境的大面积均匀场较为偏远、人工靶标存在铺设费力和表面易老化等问题,难以作为高频次、常规化的长期定标参照目标,而点光源法由凸面镜组构成,具有克服上述不足的潜在优势,在未来卫星在轨定标中具有重要应用前景。由凸面镜构成的点光源,其指向精度决定着凸面镜口径和重量需求;对点光源指向的网络化远程控制是定标常规化的基础,因此,基于点光源定标与MTF检测的高频次、常规化问题主要就是指向精度与网络化控制问题。本论文就点光源网络化远程控制系统研制和高精度指向标校方法等问题开展研究。依据点光源的多能级梯度阵列特点和高频次、常规化定标需求,提出了基于网络化远程控制、高精度点光源阵列指向跟踪的设想,进行了相应点光源辐射定标系统软硬件方案设计,研制了一套场地替代定标点光源系统,使其具有自动化跟踪、网络化协同工作特点,具备在不同纬度、不同季节、不同分辨率卫星条件下,均可作为在轨辐射定标和MTF检测参照目标的普适性功能。针对点光源系统面临着相机、点光源、大地和太阳等单元相互独立、而又应具备高精度指向的应用需求问题,研发了基于太阳矢量,将反射镜坐标系下的任意矢量通过坐标变换关系转换到当地坐标系的算法,以此形成坐标体系的整体性。在此基础上构建了高精度标校模型,并通过反解模型求解法、太阳图像质心比对法和坐标旋转变换矩阵法,验证与完善了标校模型,实现所研点光源定标系统在当地坐标体系下的高精度指向能力。在实现点光源系统高精度标校能力基础上,为达到基于点光源MTF检测与定标的高频次、常规化、自动化应用目标,本文进一步提出了在点光源系统上增设自动相机的构想,并开展了基于反射镜与相机几何关系的自动化标校模型研究,以此确定太阳图像质心与反射镜法向之间的定量联系,并通过实验,检验并完善了该系统指向太阳的高精度自动调节能力。在点光源辐射定标系统研制、点光源系统的高精度标校和标校过程自动化研究的基础上,开展了一系列点光源指向实验。模型分析与跟踪太阳实验比对结果表明,俯仰角误差标准差为0.017°,方位角误差标准差为0.031°,质心对比均方根误差分别为X轴像素均方根误差为2.099 pixel,Y轴像素均方根误差0.868 pixel,对应像素角分辨率误差为0.037°、0.014°,综合角分辨率误差为0.040°。实验结果显示模型解算值与实际测量数据具有较好的一致性,能够满足基于点光源系统的MTF检测与辐射定标需求。
陈焕红[3]（2021）在《基于DSP与FPGA的光电经纬仪伺服控制器设计》文中研究说明本文以光电经纬仪的开发与应用为研究背景,设计一种基于DSP与FPGA的光电经纬仪伺服控制器来控制转台伺服系统。首先,本文采用矢量控制的方法,将三相永磁同步力矩电机简化得到直流电机数学模型。目标跟踪转台伺服控制算法采用位置、速度双闭环控制系统。根据电机性能参数,得到系统的开环传递函数。系统进行频域内校正算法,改善系统的响应速度和稳态性能。等效正弦法进行算法校验,验证控制器的目标跟踪误差。其次,根据系统的指标要求进行总体方案设计,各部分芯片选型及分析设计。包括用SMJ320C6701来实现控制核心算法;以A3PE3000实现总线发送以及与DSP的数据交互;用SJA1000、PCA82C250作为CAN总线控制器以及与总线间的接口;绝对式光电编码器作为测角元器件,并选用M/T法进行测速。然后,针对系统方案设计控制器的硬件电路。包括模块的加断电,一次电源缓启动电路,二次电源生成功能的配电电路;完成总线指令接收与遥测轮询的总线接口电路;DSP和FPGA最小系统硬件电路;经过自举和放大后生成驱动信号的三相桥式驱动电路;参与电流闭环的霍尔电流采集电路;通过RS422电平差分传输的测角接口电路。最后,设计转台伺服系统的软件部分。本文设计的控制器最终可改善系统的响应速度和稳态性能,实现目标快速捕获、实时目标跟踪、精确测角等功能。
曾庆宏[4]（2021）在《基于自适应非线性补偿的高精度正弦试验电液振动台控制系统设计》文中研究表明振动试验作为产品抗震性能检测的关键环节,可为产品的结构改进和技术革新提供实验依据,目前已被广泛应用于土木、汽车、海洋等实际工业场景。电液振动台具有响应速度快且误差小等优点,是振动试验的核心设备。正弦试验则是振动试验中必要的组成部分,常用来模拟周期性振动环境。因此,实现高精度的电液振动台正弦试验控制具有重要的工程应用价值。然而,实际正弦试验中加速度响应信号在多种非线性环节的共同作用下,往往会出现波形畸变,使正弦试验的有效性受到严重影响,目前常用的针对性消除方法只能补偿某一种非线性因素,难以达到理想的控制效果。此外,我国自主研发的电液振动台系统与国外相比依然存在较大差距,在系统架构设计与工程实现的过程中仍有如控制器间高效通信、振动试验数据实时分析处理等较多实际问题亟待解决。为此,本文对电液振动台正弦试验自适应非线性补偿控制策略,以及电液振动台控制系统的工程设计与实现方法进行了重点研究,主要包括如下内容:1.在综合研究电液振动台组成原理和非线性工作特性的前提下,利用MATLAB/Simulink搭建三参量控制系统模型,通过仿真和实际正弦试验,分析了电液振动台在实际运行时受到非线性因素影响,而导致加速度响应信号出现波形畸变的问题。针对该问题,基于最小均方自适应滤波器理论,分别设计了自适应幅相控制算法与自适应谐波消除算法,前者用来减少基频响应幅值、相位误差,后者则用来抵消响应信号中谐波噪声,并通过仿真实验验证了算法性能。2.对电液振动台控制系统进行总体设计与工程实现:结合卡尔曼谐波辨识算法、TCP线程池并发服务器与自定义可扩展应用层协议,开发了振动平台软件系统,该软件系统集成指令处理、实验监控、数据分析等多种功能;并在伺服控制器中实现了伺服控制算法与自适应非线性补偿算法,完成对系统的闭环控制。3.在电液振动台上完成算法调试,并利用正弦试验测试了系统各部分功能。通过正弦试验加速度时域响应与谐波辨识结果的对比研究,以及实验中算法权值调整过程和误差变化的分析,验证了算法的收敛性和有效性。实验结果表明:自适应非线性补偿算法在收敛后可以有效地将加速度响应信号的波形失真度由26.32%减少至12.65%,满足国标GB/T21116-2007中对于正弦试验的精度要求。
刘漓[5]（2020）在《二维转台设计和伺服特性研究》文中研究指明现如今,二维转台广泛应用在航天航空和空间探索领域,精密化、轻量化、小型化、负载大的二维转台需求较大,人们对二维转台温度特性、结构特性、控制特性的研究进行了深入研究。本文中研制的二维转台可以实现绕Z轴和Y轴的旋转运动,采用伺服电机进行运动控制,能够在负载较重的情况下提高对电机位置和速度的控制精度。论文的主要研究工作如下:（1）采用CREO软件建立了二维转台的三维模型。结合了现代增材制造技术与传统的加工方法,制造转台零部件,并装配出物理样机。该二维转台主轴可以绕Y轴旋转180°、绕Z轴旋转360度,转角精度可达0.1°。（2）基于多体系统运动学理论,建立二维转台系统拓扑结构并分析各个体之间的理想特征矩阵。利用虚拟样机软件ADAMS模拟转台旋转和俯仰时的运动状态对其进行动力学分析,得出了一定承重环境下,转台的转速和加速度变化。对转台的关键零部件进行选型,并对传动的齿轮和花键轴进行了理论计算和ANSYS环境下的应力应变分析,得到零件在运动过程中的变形受力情况,进而优化二维转台的机械结构。（3）基于控制系统参数整定方法,对二维转台的控制参数通过经验法整定,结合经验数据,设置较合理的参数,得到较好的控制特性。使得系统更加稳定,控制精度更高。在Lu Gre摩擦模型的基础上,使用PID对二维转台系统进行控制,结合MATLAB软件,研究二维转台在有无运动摩擦的情况下位置和速度跟踪曲线。同时,对其伺服运动特性进行研究。（4）设计了基于速度环和位置环的双环控制系统的二维转台伺服系统,并绘制出了二维转台的控制电路。在上位机软件中设置PID参数后,对二维转台进行高精度的闭环控制。
王荣强[6]（2020）在《就地热再生加热机智能驾驶系统的研制》文中提出就地热再生是一种预防性沥青路面养护技术,因其具有经济环保、施工速度快、交通影响小等优点,近年来被世界各国广泛应用。然而其高温、噪音等恶劣的施工环境,危害现场施工人员的身体健康,致使用工成本越来越高,因此,实现车辆的智能驾驶非常必要。本文根据就地热再生加热机施工环境及施工工艺提出了其智能驾驶的需求,根据现场高温环境选定了差分GPS定位传感器并设计了智能驾驶系统,并以山东省路桥集团有限公司生产的就地热再生加热机为实验平台,进行了实验验证。首先,详细介绍了差分GPS定位技术,依托该定位技术设计了路径规划系统,完成道路定位点信息提取;定位点信息是基于WGS84大地坐标系的,而系统需要使用的坐标为高斯平面直角坐标,因此需要通过一定的坐标转换,转换为北京54平面坐标系下的坐标;在北京54平面坐标系中,将路径信息采样点数据通过最小二乘法进行拟合,生成路径信息,并通过MATLAB平台仿真验证了路径拟合的效果。其次,设计智能驾驶车辆控制系统的总体方案,完成车辆主控制器的硬件设计与组装;设计了以伺服电机为基础的加热机转向装置,实现车辆转向的自动控制;利用角度传感器及其附属电路采集车轮转向状态信息并通过CAN总线传递给车辆主控制器,车辆控制器再计算出车轮转向给定角度与实际角度的差值,以此为车辆方向PID控制的输入信号,实现车辆方向的闭环控制;通过GPS接收机接收车辆位置坐标,在北京54平面坐标系中计算车辆位置与路径信息之间的最短距离,把这个距离作为偏差信号对车辆的轨迹进行PID调节,实现车辆轨迹跟踪闭环控制;安全系统中设计了前方避障保护和偏离预设路径保护的安全机制;通过管理中心实现车辆状态的实时监控及车辆的操控。最后,对整个智能驾驶系统进行了实验验证。实验共分三个阶段:第一阶段,校园环境模拟车辆实验。搭建了一台智能驾驶实验用模型车,模型车的控制系统与实车基本一致,用模型车对提出的控制方法进行验证、改进,待模型车达到智能驾驶的要求时再转移到实车上验证。第二阶段,厂内实车实验。第三阶段,在G1511日兰高速荷关路段施工现场实验。
陈国超[7]（2019）在《双轴砂轮划片机运动精度控制技术研究》文中认为当前,半导体行业内集成电路一直往高密度化方向发展,其加工精度要求越来越高。集成电路的切割工序通过划切电路板上宽度仅有几十微米的切割通道将电路单元分离,因此砂轮划片机上使用的砂轮刀片厚度仅比切割通道宽度小十几微米。综合考虑切割工序中其它参数的影响,砂轮划片机的加工精度必须达到微米级别。为了满足砂轮划片机的加工精度要求,本文对砂轮划片机的运动精度控制进行了以下研究:（1）划片机控制系统方案设计。根据划片机的功能需求和技术指标进行了控制系统原理设计、控制系统主要硬件选型、驱动器电源电路设计和报警系统设计。（2）伺服系统性能调试。设计伺服驱动器控制电路并配置其参数。研究PID控制和PID+前馈的2自由度控制对伺服电机定位精度的影响。探究伺服系统位置控制模式并完成伺服系统参数调试。经测试,伺服系统性能完全满足伺服系统设计要求。（3）PMAC运动控制设计。配置了PMAC运动控制器,包括硬件配置和软件配置,为后续程序设计提供平台。主要设计了保证回零精度的回零程序、保证测高精度的接触式测高程序和非接触式测高程序。经测试,回零精度,接触式测高精度和非接触式测高精度都满足设计精度要求。（4）PMAC运动控制器定位误差补偿。分析激光干涉仪的定位误差测量原理、使用方法和测量误差,使用PMAC运动控制器的标准螺距误差补偿功能补偿直线轴的定位误差,对长行程和高定位精度的Y1和Y2轴采用校准螺距补偿方法。通过晶圆切割实验测试划片机加工精度,满足划片机加工精度要求。
朱建辉[8]（2019）在《电磁直线执行器直接驱动的流体控制阀系统的研究》文中进行了进一步梳理流体控制阀作为流体传动与控制系统的核心部件,决定整个系统的性能,伴随着现代工业的发展需求,高响应、高精度与高可靠性的流体伺服控制技术已然成为研究的重点之一。基于电磁直线执行器直接驱动的流体控制阀能够克服传统伺服阀的缺陷,具有结构简单、响应快速、抗污染能力强和可靠性高等显着优势,对其性能的提升也会促进流体传动与控制系统的发展,因而对单级直接驱动的流体控制阀的研究具有重要的理论研究意义和实际应用价值。本文以高性能的电磁直线执行器直接驱动的流体控制阀系统为研究对象,以提升流体传动与控制系统的控制性能为目标,通过系统方案设计、理论分析、数学建模、仿真计算和试验验证相结合的方法,对电磁直线执行器直接驱动的流体控制阀系统的控制技术和磁阻式直线位移传感器等方面进行深入和详细的研究。论文的主要工作和研究成果包括以下几个方面:（1）针对电磁直线执行器直接驱动的流体控制阀系统的要求,可以根据实际需求按开关阀模式和伺服阀模式工作,实现高响应和高精度的流体流量、压力等参数的调节。在详细分析系统特点与功能的基础上,完成了系统的方案设计,搭建了由系统控制器、功率驱动电路、系统执行器、系统传感器组成的整体框架,并进行了系统的硬件和软件设计,为后续的模型建立和仿真打下基础。（2）建立了电磁直线执行器直接驱动的流体控制阀系统的数学模型,并进行了仿真分析,包含了电路子系统、机械子系统、磁场子系统和流体子系统相互耦合的分析,在Matlab/Simulink下搭建系统模型并进行仿真模拟,详细分析了参数对系统性能的影响,为后续控制参数的选取提供依据。最后搭建了系统的电流环和位置环双闭环控制结构,进而为电磁执行器直接驱动的流体控制阀系统的性能研究和控制方案奠定基础。（3）为了满足系统对高精度和低成本要求的直线位移测试,研究了磁阻式位移传感器,基于磁阻原理设计了一种应用于直接驱动的流体控制阀系统的磁阻式直线位移传感器。针对电磁直线执行器存在瞬变大电流引起的电磁干扰等问题,提出一种差动方式的双磁阻位移传感器应用方案。在Ansoft软件下建立三维仿真模型,为传感器偏置磁钢的布置和选取提供参考和依据。通过仿真与试验确定了合适的传感器位置、磁钢几何参数及安装位置等,并搭建了试验平台,对所设计的传感器进行了静态和动态测试,验证方案的可行性并测试所设计的传感器性能,满足了直接驱动的流体控制阀系统对直线位移的检测要求。（4）针对电磁直线执行器直接驱动的流体控制阀系统的快速响应和高精度要求,研究了基于逆系统+增益调度PI的连续升程的复合控制方法。利用逆系统的快速响应特性和增益调度PI的精准性优势,采用分段控制,并增加过渡过程。在远离目标位置时,采用逆系统控制,在接近目标位置时,切换为PI控制,并采用模糊切换规则进行控制算法的自动切换,实现了直接驱动的流体控制阀在设定的升程内任意位置的控制目标,同时保证一定的控制精度。（5）完成了基于全格式无模型自适应控制的研究。在建立不依赖系统参数的非线性模型的基础上,通过特征参量的辨识算法和控制算法的在线交互进行实现了应用电磁直线执行器直接驱动的流体控制阀的自适应控制。在Matlab/Simulink下建立数学模型,仿真模拟验证了算法的可行性,并计算存在干扰和负载力下系统的响应。最后在搭建的试验测试平台上进行了试验验证,结果表明算法能够实现直接驱动的流体控制阀的不同升程而不需要改变控制参数,算法的自适应性强,稳态误差小,响应速度高。
冯健[9]（2018）在《磁悬浮控制力矩陀螺关键技术研究》文中研究说明控制力矩陀螺（Control Moment Gyro,CMG）具有响应快、输出力矩大、输出力矩连续等优点,是敏捷航天器姿态控制系统的关键执行机构。与机械CMG相比,磁悬浮CMG采用磁轴承支承高速飞轮转子,具有阻尼可调、微振动、无摩擦和长寿命的优点,是敏捷航天器实现快速响应和高精度姿态控制的理想解决方案。本文以实现磁悬浮CMG高精度控制为研究目标,分别就飞轮高性能驱动控制、高精度框架伺服控制、高速扁平转子悬浮控制以及控制系统设计与实现等几个关键控制问题展开研究。本文的主要研究工作如下:1.以空间工程应用的高可靠性、安全性和低功耗为研究目标,提出了一种CMG高速磁悬浮飞轮转子高性能驱动方案。首先分析了传统三相全桥和基于Buck变换器的三相全桥功率变换器对飞轮驱动用小电感高速无刷直流电机的驱动性能,针对不足,提出了一种基于Buck变换器与三相H桥相组合的高容错能力新型功率变换器;其次,设计了反电势过零检测电路并分析了基于该电路实现无位置传感器控制存在的误差;再次,设计了一种高精度、高频率的测速算法,以此为基础提出了一种分段换相点误差快速补偿方法,实现了高可靠性、高精度换相,尤其提高了高速稳态时速度控制精度、降低了驱动功耗;最后,给出了控制系统的设计过程以及提出了相应的容错控制策略。实验结果表明,所提出的控制策略实现了高速飞轮高性能驱动控制。2.研究了磁悬浮CMG飞轮变速率高精度力矩控制方法。为满足敏捷航天器稳态时高姿态稳定度的控制需求,提高磁悬浮CMG变速率模式下力矩输出精度,针对永磁无刷直流电机非理想反电势和换相引起的转矩脉动,分别提出补偿控制策略。非换相期间,根据转速和位置信息,估计实时反电势来获取参考电流,通过设计的力矩控制器直接计算出调制占空比以补偿非理想反电势引起的力矩脉动;分析全转速范围内换相期间转矩波动的特点,分别提出低速区非换相相调制和中高速区间关断相调制的换相转矩脉动抑制策略,并给出换相时间的计算方法。实验表明所提控制方法显着提高了飞轮的输出力矩精度,验证了方法的正确性和有效性。3.提出了一种基于多相移谐振控制器的磁悬浮CMG框架伺服系统高精度速率控制方法。首先对磁悬浮CMG框架伺服系统中存在的转矩扰动:齿槽转矩、磁通谐波转矩、逆变器死区效应引起的转矩扰动、高速转子动不平衡引起的陀螺力矩进行了分析与建模,在此基础上提出了比例积分-多相移谐振控制器形式的电流环和速度环控制策略,对谐振控制器作用机理、参数设计和系统稳定性进行了分析。仿真与实验结果表明,该控制策略有效抑制了框架伺服系统存在的周期性转矩扰动,显着的改善了框架伺服系统的速率控制精度。4.针对高速扁平磁悬浮转子强陀螺效应引起的悬浮稳定性问题,提出了一种基于转速的滤波器阶数预调交叉反馈控制方法。首先,采用广义坐标建立了磁悬浮转子系统的动力学模型,将非解耦的六个分散控制通道描述成五自由度解耦的形式;针对高速扁平转子的强陀螺效应,提出了一种基于转速增益的广义根轨迹交叉反馈控制设计方法,给出了详细的推导过程;在此基础上,提出了一种滤波器阶数预调交叉反馈控制方法,根据转速自适应调节滤波器的阶数,在不同转速段对进动模态和章动模态分别进行控制相位补偿;理论分析和实验结果表明,转速自适应滤波器阶数预调交叉反馈控制方法对陀螺效应抑制效果明显,实现了磁悬浮飞轮转子全转速范围高稳定度悬浮控制。5.设计了基于现场可编程逻辑门阵列和数字信号处理器的磁悬浮控制力矩陀螺数字控制系统。首先,对悬浮控制系统和框架伺服系统的硬件组成进行了分析设计;其次对数字控制器的功能进行了规划,DSP作为主控制器主要实现复杂算法计算,FPGA作为协控制器主要实现数据采样、PWM发生和时序控制。最后,对框架伺服系统基于双通道旋转变压器的解码系统进行了设计。
郑伟峰[10]（2010）在《交流伺服系统无时滞反馈高响应驱动控制研究》文中进行了进一步梳理高性能交流伺服系统作为高速高精密数控机床、高速数字化机械、集成电路制造和封装设备等的重要驱动装置,在现代化机电设备中得到广泛的应用。随着产品加工质量的要求越来越高,对交流伺服系统的性能要求也越来越苛刻。要获得高性能的交流伺服系统,必须研究先进的控制策略与控制方法。本文旨在研究高速、高响应、高精度和鲁棒性好的伺服驱动系统,为先进的机电一体装备提供高性能的驱动装置。永磁同步电机需要精确度高、实时性好的电流及位置反馈支持它的闭环矢量控制。本文首先建立永磁同步电机的数学模型,研究存在反馈滞后的交流伺服系统离散控制模型,从理论上证明了反馈滞后严重影响系统的动态响应特性和稳态运行精度。然后,针对交流伺服系统的动态响应特性进行理论分析,为后续的研究工作奠定理论基础。为了获得精确的、实时的系统状态变量,本文提出新型的无时滞位置和电流检测方法。针对位置反馈滞后问题,设计了传感器内嵌式位置检测方案,并研究新型的位置检测细分技术,实现了伺服系统的无滞后位置检测;基于此技术,构建了传感器内嵌式交流伺服硬件系统,从而实现了永磁同步电机、磁性传感器和驱动器的一体化设计。针对电流反馈滞后问题,引入电流状态观测器,并分析了离散化状态观测器的工作时序,通过仿真实验验证了电流状态观测器能够很好地实现无滞后电流检测。在永磁同步电机矢量控制中,高精度高响应的电流控制可以降低系统阶数,使得外环控制器（速度控制或位置控制）设计无需考虑转子的动态,从而使设计得以简化。为了实现高精度高响应的电流控制,本文对数字化交流伺服系统的电流环控制进行了研究:分析数字电压滞后对电流响应的影响及数字电压控制的工作时序,得出脉宽调制的滞后相位并进行了超前补偿;采用改进型的脉宽调制控制技术,使得由传统脉宽调制技术引起的母线电压利用率低的问题得到改善,进一步提高了电流响应性能。在实现电流高精度高响应控制的基础上,本文对数字化交流伺服系统的机械环控制进行了研究:分析传统速度环PI和IP的控制特性,综合两者的各自优缺点提出并设计了速度环PI-IP复合控制器,用以提高速度环的响应性能和抗干扰能力;基于指令前馈进行位置控制,并仿真验证了指令前馈对提高交流伺服系统响应跟踪性能的有效性;设计模型参考二自由度控制器,有效地保证系统的干扰抑制特性和目标值跟踪特性,最大程度减小外部干扰对闭环系统动静态性能的影响,实现了系统的高响应和稳定运行。为了实现脱离硬件的控制参数优化,本文提出一种基于离散化电机模型的交流伺服仿真方案,并构建了数字化闭环仿真平台。基于该平台,结合参数优化算法实现了控制参数的优化。由于该闭环仿真平台的运行机理与实际系统严格一致,使得优化所得的控制参数与实际系统所需参数非常接近,从而大大缩短软件开发周期,同时也为后续的实验验证提供了有效依据。最后,基于无时滞位置检测技术研制了传感器内嵌式交流伺服系统,并进行了实验研究。对文中提出的控制策略进行实验验证,同时对交流伺服系统的性能指标进行测试。结果表明,本文研制的交流伺服系统具备高速、高精度和高响应性能,可以满足各种先进机电设备的驱动性能指标要求。
二、高速高精度数字伺服系统研制（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、高速高精度数字伺服系统研制（论文提纲范文）
（1）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 |
（2）卫星遥感点光源辐射标校方法与系统研究（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 卫星辐射定标与在轨MTF检测 |
| 1.2.2 点光源定标设备的发展现状 |
| 1.2.3 点光源标校方法发展现状 |
| 1.2.4 文献调研小结 |
| 1.3 论文研究目标及内容 |
| 1.3.1 研究目标 |
| 1.3.2 研究内容 |
| 第2章 辐射定标及在轨检测原理 |
| 2.1 光学辐射度量与传递函数 |
| 2.1.1 光学辐射度量 |
| 2.1.2 光学传递函数 |
| 2.2 场地定标原理 |
| 2.2.1 场地定标方法 |
| 2.2.2 辐射传输过程 |
| 2.2.3 遥感数据定标 |
| 2.3 镜反射原理 |
| 2.4 点光源MTF检测原理 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 点光源辐射定标原理与系统研究 |
| 3.1 点光源辐射定标原理 |
| 3.1.1 点源阵列在轨辐射定标理论 |
| 3.1.2 点光源等效辐亮度物理意义 |
| 3.1.3 点光源反射镜组合设计原理 |
| 3.1.4 点光源阵列定标系数解算 |
| 3.2 点光源定标系统总体方案 |
| 3.2.1 需求分析与总体方案 |
| 3.2.2 主要性能参数 |
| 3.3 点光源定标系统硬件设计 |
| 3.3.1 光机系统关键技术分析 |
| 3.3.2 电子学系统硬件设计 |
| 3.3.3 多设备网络架构 |
| 3.3.4 光机系统装调 |
| 3.4 点光源定标系统软件设计 |
| 3.4.1 电子学系统软件方案 |
| 3.4.2 上位机软件设计及网络通信 |
| 3.4.3 标校控制算法与标校验证方法 |
| 3.4.4 反射镜法向矢量控制算法 |
| 3.5 性能测试与分析 |
| 3.5.1 凸面镜多角度光谱反射率性能测试与分析 |
| 3.5.2 太阳敏感器性能测试与分析 |
| 3.5.3 系统低频驱动性能测试与分析 |
| 3.5.4 运动控制性能测试与分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 点光源定标系统标校建模研究 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 几何误差描述及坐标系的建立与变换 |
| 4.2.1 空间参考坐标系 |
| 4.2.2 空间坐标系变换 |
| 4.3 点光源标校建模原理 |
| 4.4 基于太阳矢量的点光源标校模型的建立 |
| 4.4.1 标校模型的建立 |
| 4.4.2 模型的验证与解算 |
| 4.5 基于相机的反射镜法向标校模型的建立 |
| 4.5.1 反射镜法向标校模型的建立 |
| 4.5.2 模型已知参数求解算法 |
| 4.6 基于相机的高精度自动化标校模型的建立 |
| 4.6.1 基本标校模型的建立 |
| 4.6.2 高精度标校模型的建立 |
| 4.6.3 标校模型的解算与反解目标值算法 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 点光源定标系统跟踪能力实验与分析 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 模型的实验验证分析 |
| 5.2.1 基于太阳矢量的标校模型实验验证分析 |
| 5.2.2 反射镜法向标校模型实验验证分析 |
| 5.2.3 高精度自动化标校模型的验证分析 |
| 5.3 系统精度分析 |
| 5.3.1 系统精度评估方法 |
| 5.3.2 系统运动控制精度评估 |
| 5.3.3 图像质心算法精度分析 |
| 5.3.4 相机标校精度分析 |
| 5.3.5 系统标校不确定度分析 |
| 5.4 点光源在轨辐射定标实验设计 |
| 5.4.1 大气透过率 |
| 5.4.2 镜面反射率 |
| 5.4.3 系统PSF检测 |
| 5.4.4 反射镜响应DN值 |
| 5.4.5 辐射定标理论精度评估 |
| 5.4.6 MTF数据处理算法 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 论文总结 |
| 6.2 论文创新点 |
| 6.3 存在的问题与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（3）基于DSP与FPGA的光电经纬仪伺服控制器设计（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 国内外发展研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 伺服系统与控制方法分析 |
| 1.4 论文主要工作及结构安排 |
| 第2章 系统指标分析 |
| 2.1 光电经纬仪系统概述 |
| 2.2 指标分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 系统总体方案设计 |
| 3.1 方案设计 |
| 3.2 DSP芯片选型 |
| 3.3 FPGA芯片选型 |
| 3.4 通信总线设计 |
| 3.5 光电编码器测速设计 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 系统硬件设计 |
| 4.1 配电电路设计 |
| 4.2 总线接口电路设计 |
| 4.3 DSP电路设计 |
| 4.4 FPGA电路设计 |
| 4.5 驱动电路设计 |
| 4.6 电流采集电路设计 |
| 4.7 测角接口电路设计 |
| 4.8 PCB设计与实现 |
| 4.9 本章小结 |
| 第5章 系统软件设计 |
| 5.1 FPGA软件设计 |
| 5.1.1 FPGA软件概述 |
| 5.1.2 SJA1000初始化流程 |
| 5.1.3 指令发送接收功能设计 |
| 5.1.4 CAN总线遥测设计 |
| 5.1.5 可靠性设计 |
| 5.2 DSP软件设计 |
| 5.2.1 DSP软件概述 |
| 5.2.2 DSP软件架构 |
| 5.2.3 DSP软件流程 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（4）基于自适应非线性补偿的高精度正弦试验电液振动台控制系统设计（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题来源及研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究概况及存在不足 |
| 1.2.1 国外电液振动台研究现状 |
| 1.2.2 国内电液振动台研究现状 |
| 1.2.3 电液振动台控制方法及非线性补偿策略概述 |
| 1.2.4 电液振动台系统工程设计方法发展概述 |
| 1.3 本文各章节研究内容安排 |
| 2 电液振动台系统工作原理特性与伺服控制策略研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 电液振动台系统组成原理及非线性工作特性分析 |
| 2.2.1 电液振动台控制系统总体组成原理 |
| 2.2.2 电液振动台系统非线性工作特性 |
| 2.3 电液振动台三参量控制策略 |
| 2.4 电液振动台正弦振动试验 |
| 2.4.1 正弦试验评价指标 |
| 2.4.2 电液振动台控制系统仿真正弦试验 |
| 2.4.3 电液振动台控制系统实际正弦试验 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 电液振动台自适应非线性补偿策略研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 最小均方自适应滤波器算法研究 |
| 3.2.1 自适应滤波器 |
| 3.2.2 最小均方算法研究 |
| 3.2.3 LMS自适应滤波器仿真实验 |
| 3.3 自适应幅相控制算法研究 |
| 3.3.1 自适应幅相控制原理 |
| 3.3.2 自适应幅相控制仿真实验 |
| 3.4 自适应谐波消除算法研究 |
| 3.4.1 自适应谐波消除原理 |
| 3.4.2 自适应谐波消除仿真实验 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 电液振动台控制系统整体设计与工程实现 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 控制系统总体框架设计 |
| 4.3 基于以太网的振动平台软件系统设计 |
| 4.3.1 软件系统总体设计 |
| 4.3.2 软件系统主界面 |
| 4.3.3 系统设置模块 |
| 4.3.4 数据处理模块 |
| 4.3.5 网络通信模块 |
| 4.3.6 状态监控模块 |
| 4.4 伺服控制器系统设计 |
| 4.4.1 伺服控制器系统总体设计 |
| 4.4.2 软件交互模块 |
| 4.4.3 控制算法模块 |
| 4.4.4 数据I/O模块 |
| 4.5 电液振动台控制系统联合调试 |
| 4.5.1 以太网通信功能调试 |
| 4.5.2 硬件板卡设置与传感器调零校准 |
| 4.5.3 基本控制实验调试 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 电液振动台控制系统实验验证 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 电液振动台实验平台 |
| 5.3 自适应幅相控制实验 |
| 5.3.1 正弦定频试验 |
| 5.3.2 正弦扫频试验 |
| 5.4 自适应谐波消除实验 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 研究总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间主要研究成果 |
（5）二维转台设计和伺服特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 二维转台研究背景和意义 |
| 1.2 二维转台国内研究现状 |
| 1.3 二维转台国外研究现状 |
| 1.4 伺服控制系统研究现状 |
| 1.5 主要研究内容 |
| 1.6 本章小结 |
| 第2章 二维转台整体结构分析 |
| 2.1 二维转台拓扑结构 |
| 2.2 二维转台模型的建立 |
| 2.3 ADAMS仿真运动情况 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 二维转台关键零部件的设计及性能分析 |
| 3.1 二维转台零部件的选择 |
| 3.1.1 电机的选型 |
| 3.1.2 联轴器的选择 |
| 3.1.3 轴承的选择 |
| 3.1.4 增量式旋转编码器的选择 |
| 3.2 花键齿轮的设计与分析 |
| 3.2.1 花键齿轮参数化建模与传统建模方法 |
| 3.2.2 花键齿轮的设计和演算 |
| 3.2.3 ANSYS Workbench17.0 分析齿轮的应力应变 |
| 3.3 花键轴的设计与分析 |
| 3.3.1 花键轴的设计 |
| 3.3.2 花键轴的分析 |
| 3.3.3 花键轴轴套选择 |
| 3.4 ANSYS Workbench17.0 圆筒结构分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 二维转台伺服控制系统的设计与分析 |
| 4.1 二维转台伺服系统模型 |
| 4.2 伺服系统PID控制 |
| 4.2.1 传递函数的计算 |
| 4.2.2 PID控制算法 |
| 4.2.3 PID参数对系统的影响 |
| 4.2.4 系统控制算法对比 |
| 4.3 系统参数整定方法 |
| 4.4 伺服系统双环或三环闭环控制 |
| 4.5 伺服系统位置和速度跟踪特性研究 |
| 4.5.1 伺服系统Lu Gre摩擦模型PID控制 |
| 4.5.2 有前馈补偿的伺服系统特性 |
| 4.5.3 简化二质量系统有无摩擦干扰的研究 |
| 4.5.4 PD+前馈简化三环伺服控制系统 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 二维转台伺服控制系统硬件电路设计与实现 |
| 5.1 伺服控制系统硬件设计 |
| 5.1.1 YS-F4Pro开发板总体设计 |
| 5.1.2 开发板各部分控制电路 |
| 5.1.3 电机和驱动器接线 |
| 5.2 系统控制和驱动方法 |
| 5.2.1 电机的分类及控制方法 |
| 5.2.2 伺服控制系统设计 |
| 5.3 电机位置和速度控制 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得学术成果 |
（6）就地热再生加热机智能驾驶系统的研制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究状况 |
| 1.2.1 国外智能车辆研究现状 |
| 1.2.2 国内智能车辆研究现状 |
| 1.2.3 特种作业车辆智能驾驶现状 |
| 1.3 主要研究内容与章节安排 |
| 2 就地热再生加热机智能驾驶方案设计 |
| 2.1 就地热再生加热机智能驾驶需求 |
| 2.2 智能驾驶系统拟解决的关键问题 |
| 2.3 RTK定位技术 |
| 2.4 智能驾驶系统方案设计 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 智能驾驶路径规划系统设计与实现 |
| 3.1 路径规划系统整体架构 |
| 3.2 道路信息提取 |
| 3.3 定位信息坐标转换 |
| 3.4 生成路径信息 |
| 3.5 仿真实验 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 智能驾驶车辆控制系统设计与实现 |
| 4.1 智能驾驶车辆控制系统总体方案 |
| 4.2 主控制器硬件设计与实现 |
| 4.2.1 微控制器模块 |
| 4.2.2 电源模块 |
| 4.2.3 通讯模块 |
| 4.2.4 数据存储模块 |
| 4.2.5 电机驱动模块 |
| 4.2.6 输出模块 |
| 4.2.7 主控制器实物图 |
| 4.3 车辆方向闭环控制系统 |
| 4.3.1 角度信息采集 |
| 4.3.2 车辆转向装置 |
| 4.3.3 车辆方向控制 |
| 4.4 轨迹跟踪闭环控制系统 |
| 4.4.1 路径信息接收 |
| 4.4.2 车辆实时位置信息采集 |
| 4.4.3 车辆轨迹跟踪 |
| 4.5 安全系统 |
| 4.5.1 前方避障保护 |
| 4.5.2 偏离预设路径保护 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 智能驾驶管理中心设计与实现 |
| 5.1 管理中心系统设计 |
| 5.2 管理中心硬件设计 |
| 5.2.1 主控模块 |
| 5.2.2 触摸屏 |
| 5.2.3 电源模块 |
| 5.2.4 遥控模块 |
| 5.2.5 管理中心实物设计 |
| 5.3 人机交互界面设计 |
| 5.3.1 开发环境 |
| 5.3.2 开发语言 |
| 5.3.3 主界面设计 |
| 5.3.4 虚拟施工环境设计 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 智能驾驶实验 |
| 6.1 模拟车辆智能驾驶实验 |
| 6.1.1 实验平台搭建 |
| 6.1.2 实验效果与分析 |
| 6.1.3 实验遇到的问题及解决方案 |
| 6.2 厂内实车模拟实验 |
| 6.2.1 实验设计 |
| 6.2.2 实验效果与分析 |
| 6.2.3 实验遇到的问题及解决方案 |
| 6.3 施工现场实验 |
| 6.3.1 实验设计 |
| 6.3.2 实验效果与分析 |
| 6.3.3 实验遇到的问题及解决方案 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在校期间主要科研成果 |
| 一、发表学术论文 |
| 二、其它科研成果 |
（7）双轴砂轮划片机运动精度控制技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 研究背景及意义 |
| 1.3 划片机的发展 |
| 1.3.1 划片机技术发展 |
| 1.3.2 国内外划片机发展 |
| 1.3.3 划片机研究现状 |
| 1.4 划片机控制技术 |
| 1.4.1 运动机构 |
| 1.4.2 控制系统 |
| 1.5 控制系统存在的关键问题 |
| 1.6 论文研究内容 |
| 1.7 本章小结 |
| 第2章 划片机控制系统方案 |
| 2.1 划片机控制系统原理设计 |
| 2.2 控制系统主要硬件 |
| 2.2.1 运动控制器 |
| 2.2.2 伺服系统 |
| 2.2.3 步进驱动系统 |
| 2.3 驱动器电源电路设计 |
| 2.4 报警系统的设计 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 伺服系统性能调试 |
| 3.1 伺服驱动器配置 |
| 3.1.1 伺服驱动器硬件配置 |
| 3.1.2 伺服驱动器软件配置 |
| 3.2 PID控制 |
| 3.2.1 PID控制原理 |
| 3.2.2 PID控制参数整定 |
| 3.3 PID+前馈的2 自由度控制 |
| 3.3.1 前馈补偿控制原理 |
| 3.3.2 PID+前馈的二自由度控制原理 |
| 3.3.3 PID+前馈的2 自由度控制参数的整定 |
| 3.4 伺服系统位置控制模式调试 |
| 3.4.1 伺服系统位置控制过程 |
| 3.4.2 伺服系统位置控制模式调试 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 PMAC运动控制设计 |
| 4.1 PMAC运动控制器配置 |
| 4.1.1 硬件配置 |
| 4.1.2 软件配置 |
| 4.2 PMAC运动控制PLC程序设计 |
| 4.2.1 回零PLC程序设计 |
| 4.2.2 接触式测高PLC程序设计 |
| 4.2.3 非接触测高PLC程序设计 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 PMAC运动控制定位误差补偿 |
| 5.1 激光干涉仪定位误差测量 |
| 5.1.1 激光干涉仪工作原理 |
| 5.1.2 XL-80 激光干涉仪使用 |
| 5.1.3 激光干涉仪测量误差分析 |
| 5.2 标准螺距误差补偿 |
| 5.2.1 标准螺距误差补偿的原理 |
| 5.2.2 标准螺距误差补偿 |
| 5.3 校准螺距误差补偿 |
| 5.3.1 校准螺距误差补偿原理 |
| 5.3.2 校准螺距误差补偿 |
| 5.4 定位性能实验测试 |
| 5.5 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 附录A 攻读学位期间参与的研究课题 |
| 附录B 在学期间取得的学术成果 |
| 致谢 |
（8）电磁直线执行器直接驱动的流体控制阀系统的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号说明 |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题来源与研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状和发展趋势 |
| 1.2.1 阀用电-机转换装置的研究 |
| 1.2.2 直接驱动的流体控制阀的研究进展 |
| 1.2.3 直接驱动的流体控制阀的控制调节技术 |
| 1.3 直接驱动的流体控制阀研究所面临的主要挑战 |
| 1.4 本文的主要研究内容与结构 |
| 2 电磁直线执行器直接驱动的流体控制阀系统实现 |
| 2.1 系统功能分析与结构 |
| 2.1.1 系统功能 |
| 2.1.2 系统结构与工作原理 |
| 2.1.3 系统性能要求 |
| 2.2 系统控制器 |
| 2.2.1 微控制器选型 |
| 2.2.2 功率驱动电路设计 |
| 2.2.3 系统软件结构设计 |
| 2.3 系统执行器 |
| 2.3.1 执行器结构与工作原理 |
| 2.3.2 执行器性能 |
| 2.3.3 直接驱动的流体控制阀的结构与工作原理 |
| 2.4 系统传感器 |
| 2.4.1 电流传感器 |
| 2.4.2 位移传感器 |
| 2.4.3 流量传感器 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 流体控制阀系统数学模型与仿真分析 |
| 3.1 系统基本模型 |
| 3.1.1 电路子系统 |
| 3.1.2 磁场子系统 |
| 3.1.3 机械子系统 |
| 3.1.4 流体子系统 |
| 3.2 控制系统结构与建模 |
| 3.2.1 电流环模型 |
| 3.2.2 位置环模型 |
| 3.3 系统仿真与参数影响 |
| 3.3.1 运动质量 |
| 3.3.2 线圈电阻 |
| 3.3.3 驱动电压 |
| 3.3.4 阀盘直径 |
| 3.3.5 供气压力 |
| 3.3.6 喷射脉宽 |
| 3.4 流量特性研究 |
| 3.4.1 流场仿真 |
| 3.4.2 不同升程下的流量仿真与试验 |
| 3.4.3 不同压差下的流量仿真与试验 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 差动式磁阻位移传感器的研究 |
| 4.1 位移传感器的研究概述 |
| 4.1.1 磁阻式位移传感器的原理 |
| 4.1.2 基于磁阻原理的传感器KMZ60的功能 |
| 4.2 偏置磁场的仿真 |
| 4.2.1 磁钢的选取和分析 |
| 4.2.2 磁钢的位置与磁场角度的仿真 |
| 4.2.3 不同布置位置的磁场强度仿真 |
| 4.2.4 磁阻式传感器的硬件电路设计 |
| 4.3 差动式磁阻位移传感器的研究 |
| 4.3.1 差动式磁阻位移传感器的方案和原理 |
| 4.3.2 干扰磁场的分析 |
| 4.3.3 电磁直线执行器对传感器的影响分析 |
| 4.4 磁阻式位移传感器的静态和动态测试 |
| 4.4.1 试验方案 |
| 4.4.2 静态测试 |
| 4.4.3 动态测试 |
| 4.4.4 磁阻位移传感器的标定 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 直接驱动的流体控制阀的升程控制研究 |
| 5.1 直接驱动流体控制阀的连续升程控制方案 |
| 5.2 直接驱动的流体控制阀的逆系统算法设计 |
| 5.2.1 逆系统的原理和方法 |
| 5.2.2 具有鲁棒性的控制器设计 |
| 5.3 直接驱动的流体控制阀的PID算法设计 |
| 5.3.1 PID原理 |
| 5.3.2 增量式PID算法 |
| 5.3.3 算法的改进 |
| 5.3.4 增益调度控制算法 |
| 5.3.5 复合控制算法的切换 |
| 5.4 仿真与试验研究 |
| 5.4.1 开关阀模式下的仿真与试验 |
| 5.4.2 不同升程下的仿真与试验结果对比 |
| 5.4.3 不同控制策略下的试验对比 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 直接驱动的流体控制阀的无模型自适应控制 |
| 6.1 无模型自适应控制的概述 |
| 6.2 理论基础 |
| 6.3 仿真模型 |
| 6.3.1 电磁直线执行器的非线性模型 |
| 6.3.2 Matlab/Simulink模型框架 |
| 6.4 仿真结果 |
| 6.4.1 连续升程的仿真 |
| 6.4.2 不同目标位置的阶跃响应 |
| 6.4.3 系统在空载和负载下的仿真研究 |
| 6.4.4 系统的抗干扰能力仿真 |
| 6.5 试验结果与分析 |
| 6.5.1 固定升程3mm的试验结果 |
| 6.5.2 对任意升程的试验结果 |
| 6.6 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 主要工作与结论 |
| 7.2 论文创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文及其它科研情况 |
（9）磁悬浮控制力矩陀螺关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 高精度敏捷卫星的现实需求 |
| 1.1.2 CMG技术的发展及应用 |
| 1.2 MSCMG控制技术综述 |
| 1.2.1 高速飞轮电机高性能控制技术综述 |
| 1.2.2 MSCMG框架伺服系统力矩和速度波动抑制方法 |
| 1.2.3 磁悬浮控制技术综述 |
| 1.3 主要研究内容与组织结构 |
| 1.3.1 论文主要内容 |
| 1.3.2 论文组织结构 |
| 第二章 磁悬浮控制力矩陀螺动力学建模 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 SGMSCMG基本结构与工作原理 |
| 2.3 框架伺服系统模型与矢量控制 |
| 2.3.1 永磁同步电机数学模型 |
| 2.3.2 永磁同步电机矢量控制 |
| 2.4 磁轴承控制系统模型 |
| 2.4.1 永磁偏置混合磁轴承的基本结构和工作原理 |
| 2.4.2 永磁偏置混合磁轴承磁力模型 |
| 2.4.3 磁轴承功放-线圈模型 |
| 2.4.4 磁悬浮飞轮转子动力学模型 |
| 2.4.5 磁轴承闭环控制系统模型 |
| 2.5 小结 |
| 第三章 高速飞轮高性能驱动控制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 功率变换器性能分析 |
| 3.2.1 传统三相功率变换器 |
| 3.2.2 基于Buck的三相功率变换器 |
| 3.2.3 基于Buck的三相H桥功率变换器 |
| 3.3 系统模型分析与控制器设计 |
| 3.3.1 基于三相H桥的系统数学模型 |
| 3.3.2 控制器设计 |
| 3.4 高精度无位置传感器控制 |
| 3.4.1 新型测速算法 |
| 3.4.2 位置检测误差分析 |
| 3.4.3 换相时刻补偿算法 |
| 3.4.4 启动过程 |
| 3.5 基于Buck的三相H桥功率变换器容错控制策略 |
| 3.6 实验结果与分析 |
| 3.6.1 实验平台 |
| 3.6.2 实验 1:无位置传感器控制 |
| 3.6.3 实验 2:速度测量与控制实验 |
| 3.6.4 实验 3:逆变器性能对比实验 |
| 3.7 小结 |
| 第四章 磁悬浮高速飞轮变速率高精度力矩控制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 力矩脉动分析 |
| 4.2.1 非理性反电势引起的力矩脉动 |
| 4.2.2 换相转矩脉动 |
| 4.3 力矩脉动抑制方法 |
| 4.3.1 传导区力矩脉动抑制 |
| 4.3.2 低速换相区 |
| 4.3.3 高速换相区 |
| 4.4 换相时间计算 |
| 4.5 反电势估算 |
| 4.6 试验验证及分析 |
| 4.7 结论 |
| 第五章 基于多相移谐振控制器的框架伺服控制 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 框架伺服系统转矩扰动分析 |
| 5.2.1 齿槽转矩 |
| 5.2.2 磁通谐波转矩 |
| 5.2.3 逆变器死区效应 |
| 5.2.4 动不平衡引起的陀螺力矩 |
| 5.3 自适应谐振控制器机理分析 |
| 5.4 控制器设计与稳定性分析 |
| 5.4.1 电流环控制器设计 |
| 5.4.2 速度环控制器设计 |
| 5.5 仿真与实验结果分析 |
| 5.5.1 实验系统 |
| 5.5.2 仿真结果分析 |
| 5.5.3 实验结果分析 |
| 5.6 小结 |
| 第六章 高速扁平转子悬浮控制方法研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 控制解耦与PID控制器设计 |
| 6.2.1 四轴向通道三自由度的解耦控制 |
| 6.2.2 PID控制器设计与分析 |
| 6.3 交叉反馈控制器设计与分析 |
| 6.3.1 弹性阻尼支承下飞轮转子的频率特性 |
| 6.3.2 基于广义根轨迹的交叉反馈控制器设计方法 |
| 6.3.3 转速自适应滤波器阶数预调交叉反馈控制 |
| 6.4 实验结果与分析 |
| 6.4.1 转子起浮实验 |
| 6.4.2 高速悬浮实验 |
| 6.5 小结 |
| 第七章 磁悬浮控制力矩陀螺控制系统设计与实现 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 控制系统硬件组成 |
| 7.2.1 磁轴承控制系统硬件组成 |
| 7.2.2 框架伺服系统硬件组成 |
| 7.3 控制系统功能实现 |
| 7.3.1 DSP功能实现 |
| 7.3.2 FPGA功能实现 |
| 7.4 基于旋转变压器的测角系统 |
| 7.4.1 解算方案 |
| 7.4.2 解码与误差补偿 |
| 7.5 控制系统实物 |
| 7.6 小结 |
| 第八章 结论与展望 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
（10）交流伺服系统无时滞反馈高响应驱动控制研究（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 机电一体化与伺服技术 |
| 1.3 交流伺服系统的研究现状 |
| 1.3.1 永磁同步电机研究现状 |
| 1.3.2 交流伺服驱动控制技术研究现状 |
| 1.3.3 位置检测技术研究现状 |
| 1.4 交流伺服系统高响应控制核心问题 |
| 1.4.1 高速高精度与高响应关系概述 |
| 1.4.2 高速旋转运动位置和电流检测 |
| 1.4.3 驱动方式及控制策略 |
| 1.4.4 动态仿真及参数优化 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第2章 交流伺服系统数学模型及其动态响应特性研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 永磁同步电机数学模型及矢量控制 |
| 2.2.1 永磁同步电机的数学模型 |
| 2.2.2 永磁同步电机的矢量控制 |
| 2.3 反馈滞后时交流伺服系统的控制模型 |
| 2.3.1 交流伺服系统连续控制模型 |
| 2.3.2 交流伺服系统离散控制模型 |
| 2.3.3 存在反馈滞后的离散控制模型 |
| 2.4 交流伺服控制系统动态响应特性研究 |
| 2.4.1 交流伺服控制系统响应特性理论分析 |
| 2.4.2 反馈滞后对响应特性影响分析 |
| 2.4.3 前馈原理及响应特性分析 |
| 2.4.4 跟踪响应及扰动特性分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 交流伺服系统高响应控制无时滞检测技术研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 反馈误差和滞后对转矩的影响分析 |
| 3.2.1 位置反馈的误差分析 |
| 3.2.2 位置反馈滞后对转矩的影响 |
| 3.2.3 电流反馈的误差分析 |
| 3.2.4 电流反馈滞后对转矩的影响 |
| 3.3 无时滞位置检测技术研究 |
| 3.3.1 传统位置传感器工作原理及时序分析 |
| 3.3.2 传感器内嵌式位置检测技术研究 |
| 3.3.3 位置检测细分技术研究 |
| 3.3.4 无时滞位置检测分辨率理论值分析 |
| 3.4 无时滞电流检测技术研究 |
| 3.4.1 电流采样问题及数字滤波方法分析 |
| 3.4.2 电流环状态观测器构造 |
| 3.4.3 离散化状态观测器的时序分析 |
| 3.4.4 仿真分析与比较 |
| 3.5 基于无时滞位置检测技术的交流伺服系统构建 |
| 3.5.1 传感器内嵌式交流伺服系统的结构方案 |
| 3.5.2 传感器内嵌式交流伺服系统构建 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 交流伺服系统高响应驱动控制技术研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 离散系统数字电压控制滞后分析和补偿 |
| 4.2.1 数字电压控制滞后对电流响应影响分析 |
| 4.2.2 数字电压控制的时序分析及滞后补偿 |
| 4.3 基于谐波注入脉宽调制的高响应电流控制 |
| 4.3.1 PWM 基波电压理论分析 |
| 4.3.2 传统脉宽调制方法分析 |
| 4.3.3 谐波注入脉宽调制方法 |
| 4.3.4 新型调制方法对电流响应的改善分析 |
| 4.4 基于指令前馈的高响应位置控制 |
| 4.4.1 速度环PI-IP 复合控制器设计 |
| 4.4.2 基于指令前馈的PID 控制 |
| 4.4.3 位置环响应性能仿真分析 |
| 4.5 模型参考二自由度鲁棒位置跟踪控制 |
| 4.5.1 基于模型参考的二自由度控制 |
| 4.5.2 模型失配下的二自由度控制 |
| 4.5.3 二自由度控制性能仿真分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 交流伺服系统高响应控制动态参数优化研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 数字化交流伺服仿真系统研制 |
| 5.2.1 交流伺服系统数字化仿真方案的提出 |
| 5.2.2 数字化仿真系统离散模型的建立 |
| 5.3 基于数字化仿真的高响应动态参数优化 |
| 5.3.1 参数优化评价函数确定 |
| 5.3.2 参数优化算法理论分析 |
| 5.3.3 控制参数优化仿真实验 |
| 5.3.4 前馈系数筛选仿真实验 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 交流伺服系统高响应控制性能实验研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 交流伺服驱动器硬件系统研制 |
| 6.2.1 系统硬件结构 |
| 6.2.2 功率电路板 |
| 6.2.3 主控电路板 |
| 6.3 交流伺服系统控制软件实现 |
| 6.3.1 系统软件结构 |
| 6.3.2 全整型计算 |
| 6.3.3 半周期控制 |
| 6.3.4 正余弦产生 |
| 6.4 性能实验及结果分析 |
| 6.4.1 反馈滞后对系统动态性能影响实验分析 |
| 6.4.2 电流高精度高响应控制性能实验分析 |
| 6.4.3 高速定位控制性能实验分析 |
| 6.4.4 高速启制动性能实验分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
四、高速高精度数字伺服系统研制（论文参考文献）
- [1]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)
- [2]卫星遥感点光源辐射标校方法与系统研究[D]. 李瑞金. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [3]基于DSP与FPGA的光电经纬仪伺服控制器设计[D]. 陈焕红. 北华航天工业学院, 2021(06)
- [4]基于自适应非线性补偿的高精度正弦试验电液振动台控制系统设计[D]. 曾庆宏. 浙江大学, 2021(01)
- [5]二维转台设计和伺服特性研究[D]. 刘漓. 成都理工大学, 2020(04)
- [6]就地热再生加热机智能驾驶系统的研制[D]. 王荣强. 山东交通学院, 2020(04)
- [7]双轴砂轮划片机运动精度控制技术研究[D]. 陈国超. 湖南大学, 2019(07)
- [8]电磁直线执行器直接驱动的流体控制阀系统的研究[D]. 朱建辉. 南京理工大学, 2019(06)
- [9]磁悬浮控制力矩陀螺关键技术研究[D]. 冯健. 国防科技大学, 2018(02)
- [10]交流伺服系统无时滞反馈高响应驱动控制研究[D]. 郑伟峰. 哈尔滨工业大学, 2010(08)