4、三文两级智能平台控制系统的硬件设计:初级稳定平台总体设计:丝杠的选型(对丝杠进行压杆稳定性和静载荷校核),电机的选型(对电机进行扭矩,转速和功率分析);精细稳定平台总体设计:齿轮传动设计,蜗轮蜗杆设计以及电机选型;
加速度计传感器的选型(介绍加速度计传感器的特点和功能),陀螺仪(型号及简介)和DSP芯片的选型(TMS320F28335的特点和主要性能指标);
5、三文智能平台控制系统的软件设计:PID算法包括PID算法简介和数字PID算法,参数整定;程序流程图以及核心程序的编写;
6、实验数据和现象:分析了实验现象和误差产生的原因;
2 三文两级稳定平台系统的总体设计
2.1 三文两级稳定平台的总体设计
三文两级稳定平台的总体结构如图2.1所示。主要由初级稳定平台和精细稳定平台组成。
初级稳定平台主要包括纵摇系统和横摇系统。纵摇系统:通过伺服电机带动减速器和丝杠一起转动,使的螺母向上运动,推动(拉伸)平台运动,完成纵摇传动;横摇系统:同纵摇系统工作原理一致;初级稳定平台由平台面、支柱、万向节、螺纹套筒、丝杠、万向联轴器、伺服电机、导向杆、底座等组成。平台上有三轴,即支撑主轴,横摇轴和纵摇轴。这些轴呈等腰直角分布,支柱轴在直角点上。平台稳定时,支柱中心线应该通过负载中心,这样可以简化算法。
支撑主轴承担了稳定平台主要的支撑作用,连接了初级稳定平台的平台面和底座。支撑主轴处于稳定平台上下平台面的中心位置,上面通过球链与上部的平台面连接,下面固定在底座上。安装时保持平台面水平,支柱垂直。当底座出现横摇或纵摇时,通过支柱传递到平台面。安装在平台面下方的传感器,测量出姿态角。
稳定平台最底下是底座,底盘装在轮船或军用汽车上,固定住整个装置。底座上安装两个伺服电机。两个伺服电机在底盘上沿横轴方向和纵轴方向安装,用于控制初级稳定平台的横摇和纵摇。
电机驱动滚珠丝杠运动时,丝杠有精确位移要求的定位,因此滚珠丝杠使用P类丝杠。丝杠与其它结构相连接都是通过万向联轴器。在单方向上,稳定平台转动副要求具有该方向上转动的功能,而在两自由度初级稳定平台设计中,单方向上的转动副不应限制另一方向上平台面的转动。因此,在单方向上转动副要求具有至少两个垂直方向的转动,在此选用万向联轴器完成此目的。万向联轴器除了具有多方向转动功能外,还应具有一定程度的扭矩承受能力,因为电机带动滚珠丝杠的运动产生相当大的扭矩,扭矩的消除需要通过万向联轴器传递给主支撑轴,因此万向联轴器的设计还需保证一定量扭矩的承受能力。丝杠上部套筒利用万向联轴器与平台面相连接。当丝杠左旋上升时,联轴器带动套筒在丝杠上下降,同样,丝杠右旋下降时,套筒在丝杠上跟着上升。每个套筒分别通过万向节与上部的平台面相连接。使用两个万向节可以防止机构抱死。若只使用一个万向节,当初级稳定平台横摇或纵摇时,伺服电
机工作,但机构被固定死,不能达到稳定初级平台的目的,同时伺服电机可能烧坏。伺服电机与丝杠和上方的长套筒要保持垂直,尽可能减少误差。
精细稳定平台主要由平台面、齿轮、蜗轮、蜗杆、步进电机等组成。包括俯仰运动系统和方位运动系统。
以下为三文两级稳定平台核心部件的安装方式和功能的简单介绍。
1、平台面:平台上放置负载,平台下方布置测姿传感器; DSP智能稳定操控系统设计+文献综述(3):http://www.youerw.com/jixie/lunwen_4561.html