两轴跟瞄装置的轴系精度分析与误差参数辨识

发布时间：2022-02-23 01:12

　　精度是精密仪器和精密设备最重要的性能指标之一,是评价一种仪器好坏的标准。本文以两轴光电跟瞄装置系统为研究对象,基于系统跟踪瞄准的精确性,重点分析研究造成瞄准误差的轴晃动以及两轴不垂直度等因素。希望可以找到一种方法,能够准确的将上述产生误差的因素同时辨识出来。目前,在大多数的文献中,描述解决上述问题的方法都是以独立原则为基础进行研究的。这种方法一次只考虑一个影响因子进行辨识,辨识出来后再换另外一个。这种方法,所建模型几何关系复杂,还不能综合反应出各个影响因子之间的相互作用,存在着不足之处。为能同时分析上述因素对两轴跟瞄装置指向精度造成的影响,辨识误差来源。本文提出了一种新的思路,以相关性原则为基础,利用四元数转动的方法,将轴间晃动想象为绕理想定轴转动。先绕一个轴旋转一个角度,然后再绕其它轴旋转另一个角度,这样就能同时将各个影响因素都考虑进去且利用四元数知识可以避免复杂的几何关系运算。如果所建模型正确的话,就可以利用该模型结合在文中设计的实验装置,对各种两轴机械装置测量,同时辨识出影响轴系精度的轴晃动以及两轴不垂直度等因素。这在控制精度已不易提高的情况下,对进一步提高机械装置的精度非常有意... 

【文章来源】：西安电子科技大学陕西省211工程院校教育部直属院校

【文章页数】：92 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 跟踪瞄准装置简介及国内外发展状况
        1.2.1 跟踪瞄准装置简介
        1.2.2 国内外发展状况
    1.3 本文主要研究内容及意义
第二章 轴系精度的测量原理及模型建立
    2.1 电子水平仪用于测量轴系精度的可行性
        2.1.1 电子水平仪的测量原理及摆放安装特点
    2.2 轴系精度的测量目的
    2.3 两轴跟瞄装置的轴系精度测量原理
    2.4 测量系统的建模方法与误差辨识数据处理
        2.4.1 四元数介绍及定轴转动的四元数表达方法
        2.4.2 方位俯仰型装置绕定轴转动的四元数表示方法
        2.4.3 实际轴系精度的误差参数辨识方法
    2.5 测量调试步骤设计
    2.6 本章小结
第三章 系统总体设计方案及元器件选型
    3.1 系统设计的原则和功能及性能指标
    3.2 控制系统总体设计
    3.3 伺服电机的选型
    3.4 电机驱动器选型
    3.5 电机控制器选型
    3.6 电子水平仪的选择
    3.7 本章小结
第四章 台达PLC的系统开发环境与上位机软件设计
    4.1 台达PLC软件开发环境简介
        4.1.1 台达PLC软件开发环境
        4.1.2 台达PLC提供的常用编程梯形图及指令简介
        4.1.3 台达PLC提供的相关调用函数简介
    4.2 台达PLC与上位机通信
        4.2.1 PLC与上位机串口通信原理
        4.2.2 台达DVP系列的通讯协议
        4.2.3 MODBUS的两种传输模式
        4.2.4 MODBUS消息帧
        4.2.5 MODBUS错误检测方法
    4.3 上位机通信程序的设计
    4.4 PLC串口与上位机通信的实现
        4.4.1 Lab VIEW串口通信基本通信函数的介绍
        4.4.2 串口通信实现的Lab VIEW程序图
    4.5 伺服电机的PLC控制程序
    4.6 人机交互界面与Lab VIEW主程序设计
    4.7 本章小节
第五章 伺服控制系统控制模式选择及测量仿真结果分析
    5.1 控制系统控制方式描述
    5.2 常用控制器的简介
    5.3 交流伺服系统位置控制模式的设计
        5.3.1 位置操作模式的选择
        5.3.2 位置环增益调整方法
    5.4 系统的测量步骤及仿真结果分析
        5.4.1 安装基面的水平度调整
        5.4.2 俯仰零位的标定
        5.4.3 测试仿真结果分析
    5.5 本章小节
第六章 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 工作展望
附录A
附录B
参考文献
致谢
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于四元数的航天器姿态非线性控制器[J]. 祝乔,汪旭东,崔家瑞.  信息与控制. 2012(02)
[2]舰载光电设备跟踪掠海目标的控制[J]. 李焱,陈涛,曹立华,郭劲.  光学精密工程. 2010(04)
[3]模糊PID控制系统稳定性分析[J]. 朱峰,过晓芳.  科技信息(科学教研). 2008(09)
[4]舰载光电跟踪系统跟踪误差源分析[J]. 王辉华,刘文化,张世英,刘淼森,吕隽.  电光与控制. 2007(02)
[5]全方位电子水平仪的结构及测量原理分析[J]. 王存堂,阳恩会,张建国,马迎星,张弼.  仪器仪表学报. 2006(02)
[6]运动平台光电跟踪瞄准技术研究[J]. 张立群.  光电技术应用. 2005(04)
[7]光电跟踪定位系统统计跟踪率误差测试研究[J]. 白廷柱,邹正峰,芦汉生,周立伟.  北京理工大学学报. 2001(05)
[8]解析模糊控制理论:模糊控制系统的结构和稳定性分析[J]. 丁永生,应浩,任立红,邵世煌.  控制与决策. 2000(02)
[9]四元数在机械工程计算中的应用[J]. 赵国文,吴菊生,段秀敏,杨克.  农业机械学报. 1994(S1)
[10]捕获跟踪与瞄准系统的基本技术问题[J]. 马佳光.  光学工程. 1989(03)

博士论文
[1]光电稳定跟踪装置误差建模与评价问题研究[D]. 李岩.国防科学技术大学 2008
[2]运动平台捕获、跟踪与瞄准系统视轴稳定技术研究[D]. 胡浩军.国防科学技术大学 2005

硕士论文
[1]模糊PID控制器的设计研究[D]. 李晓丹.天津大学 2005
[2]基于CAN总线的测试系统研究与设计[D]. 姜开.南京航空航天大学 2004



本文编号：3640568