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【6h】

高精度大尺径轴系测角及控制系统设计与研究

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摘要

一个国家经济、科技、国防等方面的发展至关重要，而作为衡量其发展水平重要依据的航空工业、航天工业和航海工业的发展越来越受到重视。各种航空、航天飞行器的研制都离不开转台。随着科学技术的不断进步，生产力的不断提高，对转台的动态性能和整体精度的要求越来越高。大尺径轴系测角系统可广泛应用于大尺寸雷达、导引头仿真设备中。在大尺寸导引头、雷达仿真设备中，内环往往为中空结构，内环轴需要大尺径高精度测角传感器。现有圆光栅尺径较小，无法满足大尺径需求。本文针对提高大尺径轴系测角系统的精度以及改善转台低速平稳性这两个核心问题进行设计与研究。
　　在高精度大尺径轴系测角系统的设计与研究中，使用直线光栅实现大尺径轴系测角，采用四读数头均布的安装结构，从而解决接缝处数据处理问题，并补偿偏心误差以及轴系回转误差。为进一步提高测角精度，通过23面棱体和光电自准直仪测得实验数据，并通过谐波分析方法对测角误差进行补偿。通过Matlab仿真，验证补偿方法的有效性。
　　在转台控制系统的设计与研究中，建立转台电机系统的数学模型，并给出电机系统参数，根据电机系统特性，设计转台控制器，通过仿真验证了转台控制系统的动态性能满足要求，通过对转台控制系统低速跟踪性能的分析，指出减小静动摩擦之比和增大阻尼是减小系统低速爬行、提高控制精度的两种手段，通过仿真验证了摩擦力矩干扰对转台低速性能产生的不良影响。
　　在转台摩擦力矩干扰与补偿的研究中，针对摩擦干扰力矩对高精度转台低速性能的影响，设计了基于摩擦干扰模型的控制方法进行摩擦补偿，从而改善转台低速性能。提出基于LuGre模型的自适应摩擦补偿方法，通过仿真验证了该方法能够消除系统低速爬行现象，改善了系统低速性能。

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