高精度转台控制系统的研究和设计

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转台是一种高精度的设备,是惯导测试与标定系统、雷达伺服控制系统和通信望远镜控制系统的关键组成部分,其性能直接影响控制系统的控制性能指标。而先进的控制方法是实现转台精确位置控制的重要途径。因此,针对高精度转台控制方法的研究对国防事业和经济民生的发展有着十分重要的理论意义和工程应用价值。  本文介绍了研究转台控制方法的背景和意义,讨论了国内外学者专家在提高转台控制精度方面提出和应用的各种控制方法。以单轴转台为研究对象,对转台的软硬件系统进行了分析,推导并建立了转台系统的数学模型,为运用MATLAB对该系统进行仿真分析,研究各控制方法的抗干扰性奠定基础。  本文讨论分析了传统PID控制、BP神经网络PID控制、RBF神经网络滑模变结构控制三种控制算法的基本原理和控制器设计方法。在将影响转台位置控制精度的各种因素都视为外界扰动的情况下,针对转台位置控制的要求分别设计了传统PID控制器、BP神经网络PID自整定控制器、RBF神经网络滑模变结构控制器,并在不同干扰和不同负载的情况下进行了仿真研究,详细分析和讨论了仿真结果,证明了BP神经网络PID自整定控制方法和RBF神经网络滑模变结构控制方法相比传统PID控制方法可以有效减小系统误差,提高转台的控制精度,其中RBF神经网络滑模变结构控制方法的位置控制精度比BP神经网络控制方法更高,在三种方法中控制效果最好。  将传统PID控制方法、BP神经网络控制方法以及RBF神经网络滑模变结构控制方法三种控制算法应用到实物转台的位置控制上,实物控制效果证明,相比于传统PID控制方法,BP神经网络PID控制方法和RBF神经网络滑模变结构控制方法可以有效抑制和补偿影响转台控制精度的因素,且RBF神经网络滑模变结构控制方法的位置控制精度更高,并使转台位置控制系统具有较强的抗干扰能力和鲁棒性。
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