基于C8051F单片机和CANb_省略_三轴伺服转台控制系统的设计与研究_张照薪0017

三轴转台技术要求

三轴转台技术要求 1功能要求 工作方式 具有角速度、角位置控制功能，具有远控功能。具备承载负载特性 负载不大于15kg，尺寸不大于Ф250×400。 2技术指标 机械位置精度要求 a）三轴垂直度：≤±5″； b）三轴相交度Φ1mm的球形范围内； 转角范围 a）内环连续滚转； b）中环连续滚转； c）外环连续滚转； 转速率范围 a）内环：0.005°/s~2000°/s； b）中环：0.005°/s~400°/s； c）外环：0.005°/s~400°/s。 最大角加速度 a）内环：2000°/ s2； b）中环：400°/ s2； c）外环：400°/ s2。 三轴速率精度 a）±0.005°/s（≤200°/s）； b）±0.01%（≤200°/s） 姿态角位置静态误差 a）定位精度：±0.001°；

b）控制精度：±0.001°； c）位置分辨率：±0.0005°。 频率响应 a）内环：10Hz； b）中环：6Hz； c）外环：6Hz。 3 接口要求 电气接口 a）以太网接口 b）导电滑环要求 ●数量：共60环，两两双绞屏蔽，即30对为用户信号线（其中，6 对单环电流为3A，24对单环电流为0.5A）； ●屏蔽层进滑环内部； ●导电环环道接触电阻：＜20mΩ； ●掉电环环道绝缘电阻：≥500MΩ； ●导电环环道接触电阻变化量：＜5mΩ； ●导电环寿命：1×107转。 机械接口 安装面要求：基准面平行度：0.01mm，法兰加定位装置。 4 结构要求 a）转台结构：立式； b）转台的中心高度应在1.2~1.4米； 5 供电要求 a）三相380V±10%，50Hz±1%； b）二相220V±10%，50Hz±1%。

伺服系统设计.

辽宁工程技术大学《电力拖动自动控制系统》课程设计 目录 1、前言 (1) 1.1设计目的 (1) 1.2设计内容 (1) 2、伺服系统的基本组成原理及电路设计 (2) 2.1伺服系统基本原理及系统框图 (2) 2.2 伺服系统的模拟PD+数字前馈控制 (4) 2.3 伺服系统的程序 (6) 3、仿真波形图 (9) 结论 (12) 心得与体会 (13) 参考文献 (14)

1、前言 1.1设计目的 1、使学生进一步掌握电力拖动自动控制系统的理论知识，培养学生工程设计能力和综合分析问题、解决问题的能力； 2、使学生基本掌握常用电子电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力； 3、熟悉并学会选用电子元器件，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础。 1.2设计内容 1、分析和设计具有三环结构的伺服系统，用绘图软件（matlab）画原理图还有波形图； 2、分析并理解具有三环结构的伺服系统原理。

2、伺服系统的基本组成原理及电路设计 2.1伺服系统基本原理及系统框图 伺服系统三环的PID控制原理: 以转台伺服系统为例,其控制结构如图2-1所示,其中r为框架参考角位置输入信号, 为输出角位置信号. 图2-1 转台伺服系统框图 伺服系统执行机构为典型的直流电动驱动机构,电机输出轴直接与负载-转动轴相连,为使系统具有较好的速度和加速度性能,引入测速机信号作为系统的速度反馈,直接构成模拟式速度回路.由高精度圆感应同步器与数字变换装置构成数字式角位置伺服回路. 转台伺服系统单框的位置环,速度环和电流环框图如图2-2,图2-3和图2-4所示. 图2-2 伺服系统位置环框图 图2-3 伺服系统速度环框图

多轴运动控制器在转台控制系统中的应用

随着自动控制理论和数字计算机及其应用技术的不断发展，以计算机为基础的控制技术迅猛发展，被控对象规模更大,控制过程和规律也更加复杂和精密，控制方法也更加灵活多样[1]。在转台的控制系统中，除了用来产生输入信号的仿真机之外，计算机还扮演了控制器的角色。根据控制器的不同形式，计算机控制系统分为集中式、分布式、集散式三种类型，其中集散式控制器又分为PC机与单片机、PC机与PC机、PC机与嵌入式控制器三种形式。转台运动控制系统是转台设计中最为关键的部分，本课题中选用PC机与嵌入式控制器的形式，其中PC机采用性能稳定的IPC（工控机），嵌入式控制器选用美国DeltaTau公司的可编程多轴控制器PMAC，即IPC+PMAC。 1转台的基本结构与组成 由于各种民用、军用飞行器技术的快速发展，当今世界各国都十分重视半实物仿真技术的研究和应用，而三轴转台是半实物仿真的重要设备之一[2]。通常，三轴转台提供模拟飞行器飞行姿态角和为被试件提供测试条件的功能，以便验证全数字仿真的实验结果并进一步优化或改良飞行器设计方案。转台负载放在内框之上，由平板固定，内框、中框和外框均可绕其轴向做360°旋转运动，可以模拟飞行器的3个自由度的横滚、俯仰和航向运动。三轴转台由控制部分和机械部分组成，转台的控制部分由一个控制柜和一台IPC组成，转台机械结构由框架结构、动力源、支承结构、驱动方式、轴系结构、配重方式等组成。本课题中的转台采用UOO结构，外框架采用音叉形式(U型)，其结构简单，转动惯量小，并可相应缩小转台总体尺寸；中框架和内框架采用封闭框形式(O型)，易于实现整圈旋转。转台的3个轴系均采用精密机械轴承支撑，直流无刷电机驱动，运用海德汉增量式编码器进行速度、位置反馈，并在每轴运用滑环进行导线转接，可使框体做无限旋转运动。 2PMAC控制器简介 PMAC(Programmable Multi-Axis Controller)是美国Delta -Tau公司生产的系列运动控制器。使用Motorola的DSP56000系列芯片作为CPU，最多可实现8轴的伺服控 多轴运动控制器在转台控制系统中的应用 王海涌，张为玮,王卫 （北京航空航天大学宇航学院，北京100083） 摘要：提出了一种基于多轴运动控制器的转台控制系统的组成方案.给出了转台的基本组成,介绍了多轴运动控制卡功能及其硬软件的开放性。分析了控制系统的组成原理，详细介绍了控制系统总体设计方案和基本的硬件配置结构,以及此控制系统的软件设计方法和功能实现。通过此基于多轴运动控制卡的控制系统实现了转台的实时控制及伺服控制。 关键词：多轴运动控制器；转台；运动控制系统 中图分类号：TP271文献标识码：A Using PMAC in motion control system of turntable WANG Hai Yong,ZHANG Wei Wei,WANG Wei (School of Aerospace,Beijing University of Aeronautics and Astronautics,Beijing100083,China) Abstract:Three-axis turntable motion control system with PMAC(Programmable Multi-Axis Controller)is proposed.It intro-duces the design of turntable,and it introduces the functions and opening of the PMAC.This paper analyzes the basic theory of control system.It briefly introduces the overall design scheme and basic hardware configuration of the control system,and explains its software design method and function realization in detail.Through the control system the turntable achieves real-time control and servo control. Key words：PMAC；turntable；motion control system 97 《电子技术应用》2010年第3期

三轴转台仿真设计---设计说明书

目录 摘要 (3) Abstract (4) 1 绪论 (6) 1.1 引言 (6) 1.2 国外研究状况 (6) 1.3国内研究状况 (6) 2 三轴转台的机械设计 (8) 2.1 三轴转台的概述 (8) 2.1.1 三轴转台的性能指标 (8) 2.1.2三轴转台工作原理概述 (8) 2.1.3 伺服驱动电机的选择与计算 (9) 2.1.4 直流力矩电机的计算分析 (12) 2.1.5 框架的选材 (13) 2.2 转台结构的设计 (14) 2.2.1 外环装配示意图 (14) 2.2.2 中环装配示意图 (15) 2.2.3 内环装配示意图 (15) 2.2.4 总装配示意图 (16) 2.2.5 零件示意图 (16) 3 伺服系统的总体设计 (17) 3.1伺服系统的组成 (17)

3.2 三轴转台的工作原理 (18) 3.3 伺服系统硬件的选择 (18) 3.3.1 直流电机驱动器的选择 (19) 3.3.2 圆光栅编码器增量式YGM506 的选择 (20) 3.3.3 稳压器的选择 (20) 3.3.4 软件可编程器件的选择 (21) 3.3.5 串口卡的选择 (21) 3.4 伺服控制系统的硬件接线图 (23) 4 三轴转台的运动仿真 (24) 4.1 概述 (24) 4.1.1 主要优点 (25) 4.1.2 研究复杂的实际情况 (25) 4.2 三轴转台仿真过程[20] (26) 5 结论 (28) 6 工作展望 (29) 致谢 (30) 参考文献 (31) 2王伟

摘要 航空、航天工业发展水平是一个国家科技、经济及国防实力的重要标志。在航空航天领域中, 惯性导航和制导技术是一项核心技术, 三轴转台是测试惯性元件及半实物仿真的重要非标设备, 其性能的好坏直接影响仿真和测试的可靠性和置信度。 三轴转台是以控制理论、相似理论、系统技术和信息技术为基础，利用计算机和专用物理设备为工具，为惯性导航和制导系统仿真试验提供平台的关键设备【1】。它能够复现空间质心运动中的转角、角速度、角加速度等物理指标。由此，可以在地面试验室中真实地模拟导弹、飞行器等在空中的各种飞行姿态，以对敏感元件、惯导系统、执行机构等加以测试。将昂贵的实物试验转化为试验室中可预测、可重复性研究，为实物试验提供充分的技术指标和试验数据。 本文先建模设计，对转台的机械结构进行设计，并对一些标准件进行了选择，主要轴的设计，对一些装配关系进行了二维或者三维的建模。 其次，对控制系统进行了分析和选择，包括电机的选型，驱动器的选型，编码器的选型，接口扩充的选型，以及相关元件的选型，详细见附图（电控图）。其中搭建基本的硬件设备，采用软件的控制方法，设置控制系统的各模块选择，实现转台系统的运行功能，完全实现对转台的控制。（尤其是角速度和角位移的测量是本系统成为高精度转台仿真的关键性选择之一）。 关键词：三轴转台伺服系统建模直流电机 3

自动控制原理课程设计 速度伺服控制系统设计

自动控制原理课程设计题目速度伺服控制系统设计 专业电气工程及其自动化 姓名 班级 学号 指导老师 机电工程学院 2009年12月

目录一课程设计设计目的 二设计任务 三设计思想 四设计过程 五应用simulink进行动态仿真六设计总结 七参考文献

一、课程设计目的： 通过课程设计，在掌握自动控制理论基本原理、一般电学系统自动控制方法的基础上，用MATLAB实现系统的仿真与调试。 二、设计任务： 速度伺服控制系统设计。 控制系统如图所示，要求利用根轨迹法确定测速反馈系数' k，以 t 使系统的阻尼比等于0.5，并估算校正后系统的性能指标。 三、设计思想： 反馈校正： 在控制工程实践中，为改善控制系统的性能，除可选用串联校正方式外，常常采用反馈校正方式。常见的有被控量的速度，加速度反馈，执行机构的输出及其速度的反馈，以及复杂系统的中间变量反馈等。反馈校正采用局部反馈包围系统前向通道中的一部分环节以实现校正，。从控制的观点来看，采用反馈校正不仅可以得到与串联校正同样的校正效果，而且还有许多串联校正不具备的突出优点：第一，反馈校正能有效地改变被包围环节的动态结构和参数；第二，在一定

条件下，反馈校正装置的特性可以完全取代被包围环节的特性，反馈校正系数方框图从而可大大削弱这部分环节由于特性参数变化及各种干扰带给系统的不利影响。 该设计应用的是微分负反馈校正： 如下图所示，微分负反馈校正包围振荡环节。其闭环传递函数为 B G s （）=00t G s 1G (s)K s +（） =22t 1T s T K s ζ+（2+）+1 =22'1 T s 21Ts ζ++ 试中，' ζ=ζ+ t K 2T ，表明微分负反馈不改变被包围环节的性质，但由于阻尼比增大，使得系统动态响应超调量减小，振荡次数减小，改善了系统的平稳性。 微分负反馈校正系统方框图

机电一体化转台设计.

机电一体化 一维转台设计说明书 目录 课程设计的目的1 《机电一体化》设计任务及设计参数1 一、系统总体改造方案的确定2 二、工作台旋转机械部分的改进2 三、工作台升降机械部分改进6 四、最佳方案8 五、其他机械部分改进8 六、控制部分方案设计11 小结14 参考文献14 设计过程 课程设计的目的 1）学习机电一体化系统总体设计方案拟定、分析与比较的方法。 2）通过对机械系统的设计掌握几种典型传动元件与导向元件的工作原理、设计计算方法与选用原则。齿轮同步带减速装置、蜗杆副、滚珠丝杠螺母副、直线滚动导轨副等。 3）通过对进给伺服系统的设计，掌握常用伺服电动机的工作原理、计算选择方法与控制驱动方式，学会选用典型的位移速度传感器；如交流、步进伺服进给系统，增量式旋转编码器，直线光栅等。 4）通过对控制系统的设计，掌握一些典型硬件电路的设计方法和控制软件的设计思路；如控制系统选用原则、CPU选择、存储器扩展、I/O接口扩展、A/D与D/A配置、键盘与显示电路设计等，以及控制系统的管理软件、伺服电机的控制软件等。 5）培养学生独立分析问题和解决问题的能力，学习并初步树立“系统设计”的思路。 6）锻炼提高学生应用手册和标准、查阅文献资料以及撰写科技论文的能力。 设计参数 设计名称 转台的机电一体化设计。 设计任务 机械部分 说明该机构的工作原理、传动支撑方式、导向方式、预紧方式等；若有必要，可在提供的CAD图中按自己认为合理的方式进行修改。 设计限位装置（如接近开关的安装支座） 控制部分 该装置由两台异步电动机驱动，其中一台电机控制工作台在90度范围内往复旋转，另一台电机控制工作台上的托辊转动，完成工件输入、停止和输出的动作。要求用继电器接触器控制系统、或PLC、或单片机完成上述动作的控制。 提交的设计文件 设计说明书（A4）。

三轴雷达仿真转台设计

摘要 三轴雷达仿真转台是三轴转台的一种，本次设计的三轴雷达仿真转台主要用于某型机载雷达的测试。转台性能的优劣直接关系到仿真和测试试验的可靠性，是保证某型机载雷达的精度和性能的基础。本文针对三轴雷达仿真转台的机械结构设计进行了详细的讨论，并进行了理论论证及必要的计算，同时对本转台中使用到的测量元件及联轴器等其他原件的结构及原理作了简单的介绍，设计中采用铸铝合金作为台体的材料，实现了低转速、高精度的要求，并且减轻了整体的重量，使机构在满足：转角范围、速度范围、最大角加速度等设计参数要求的前提下，使结构设计尽量优化。本设计紧紧围绕着设计任务书中的各项指标，从内环开始至外环一步一步地展开设计。本文主要内容包括转台的总体结构论证、转台的详细结构设计、转台的误差分析等。结合转台设计的特点，本文重点讨论了转台机械结构的设计思想及设计过程。 关键词：三轴仿真转台；机载雷达；测量元件；联轴器：内环：中环：外环。

ABSTRACT Three shafts radar simulation turntable is one type of the three shafts turntable . The three shafts radar simulation turntable in this design is mainly used to test a certain type of airborne radar. The simulation turntable has great influence on the reliability and credence of experimentation,so the precision accuracy of a certain type of airborne radar is based on simulation turntable.This paper discusses detailedly the design of mechanical structure of the three shafts radar simulation turntable . Then uses the principle to demonstrate it and do the necessary calculation . At the same time, introduce the principle and structure of measurement components and clutch and other components used in the turntable in brief . This design closely revolves around every targets in design assignment,and spreads out from inner frame to outer frame step by step. The chief content of this paper involves the demonstration of the general structure , the design of the detailed structure and the analysis of error of the turntable. Combining the designing character of the turntable ,this paper emphatically discusses the idea and the process in designing the turntable. Key words：；Three Axis simulation turntable；Airborne radar；Measuring element；Coupling；Inner ring；Central；Outer ring

伺服控制系统(设计)

第一章伺服系统概述 伺服系统是以机械参数为控制对象的自动控制系统。在伺服系统中，输出量能够自动、快速、准确地跟随输入量的变化，因此又称之为随动系统或自动跟踪系统。机械参数主要包括位移、角度、力、转矩、速度和加速度。 近年来，随着微电子技术、电力电子技术、计算机技术、现代控制技术、材料技术的快速发展以及电机制造工艺水平的逐步提高，伺服技术已迎来了新的发展机遇，伺服系统由传统的步进伺服、直流伺服发展到以永磁同步电机、感应电机为伺服电机的新一代交流伺服系统。 目前，伺服控制系统不仅在工农业生产以及日常生活中得到了广泛的应用，而且在许多高科技领域，如激光加工、机器人、数控机床、大规模集成电路制造、办公自动化设备、卫星姿态控制、雷达和各种军用武器随动系统、柔性制造系统以及自动化生产线等领域中的应用也迅速发展。 1.1伺服系统的基本概念 1.1.1伺服系统的定义 “伺服系统”是指执行机构按照控制信号的要求而动作，即控制信号到来之前，被控对象时静止不动的；接收到控制信号后，被控对象则按要求动作；控制信号消失之后，被控对象应自行停止。 伺服系统的主要任务是按照控制命令要求，对信号进行变换、调控和功率放大等处理，使驱动装置输出的转矩、速度及位置都能灵活方便的控制。

1.1.2伺服系统的组成 伺服系统是具有反馈的闭环自动控制系统。它由检测部分、误差放大部分、部分及被控对象组成。 1.1.3伺服系统性能的基本要求 1）精度高。伺服系统的精度是指输出量能复现出输入量的精确程度。 2）稳定性好。稳定是指系统在给定输入或外界干扰的作用下，能在短暂的调节过程后，达到新的或者恢复到原来的平衡状态。 3）快速响应。响应速度是伺服系统动态品质的重要指标，它反映了系统的跟踪精度。 4）调速范围宽。调速范围是指生产机械要求电机能提供的最高转速和最低转速之比。 5）低速大转矩。在伺服控制系统中，通常要求在低速时为恒转矩控制，电机能够提供较大的输出转矩；在高速时为恒功率控制，具有足够大的输出功率。 6）能够频繁的启动、制动以及正反转切换。 1.1.4 伺服系统的种类 伺服系统按照伺服驱动机的不同可分为电气式、液压式和气动式三种；按照功能的不同可分为计量伺服和功率伺服系统，模拟伺服和功率伺服系统，位置

陀螺转台的伺服系统设计

陀螺转台的伺服系统设计 院系自动化学院 专业自动化 班级4407202 学号200403072045 姓名杨林 指导教师张红梅 负责教师 沈阳航空工业学院 2008年6月

摘要 陀螺仪表试验转台是一种航空仪表地面现场测试的专用设备，主要由高精度转台和控制系统组成。本文主要设计了转台的控制系统。首先介绍了陀螺转台的结构及工作原理，然后基于陀螺转台的工作原理设计出转台控制系统的原理图，再根据转台控制系统的原理图，对系统的各组成环节进行建模，最后得出各环节的数学模型。经过分析得出转台控制系统共由五部分组成，分别是：比较环节、校正环节、检测环节、晶闸管整流装置和直流力矩电机。转台控制系统主要完成对角位置信号的跟踪。本次设计的主要目的是提高转台的控制精度，改善系统的动态品质。基于MATLAB/SIMULINK对系统进行仿真研究，并完成软件的调试。仿真结果表明本设计能够完成转台的角位置跟踪。 关键词：陀螺转台；控制系统；SIMULINK仿真

Abstract Gyro testing turntable is the appropriation equipment used to test the special ground aviation equipment, it is made of high accuracy turntable and the control system. The design is mainly about turntable control system. First, it introduces structure and working principle of gyro turntable, then, based on the principle gyro turntable, design a schematic of turntable control system, according to the schematic of turntable control system’s principle, set up the model of system's parts, at last, got the math modeling of each part. After analysis, turntable control system is from a total of five parts. namely: comparing links, links correction, testing links, SCR devices and DC torque motor. The turntable control system to complete the main diagonal position signal tracking. The design of the main purpose is to improve the accuracy of the control table and improve the quality of the dynamic. The system is imitated by the soft ware MATLAB/ SIMULINK and completed software debugging. The simulation results show that the designed system to complete the corner location tracking. Keywords: Gyro platform; control system; SIMULINK simulation

有限元三轴转台外框的建模和应力分析

第22卷　第1期 西　安　工　业　学　院　学　报 V ol122　N o11 2002年3月 JOURNA L OF XIπAN I NSTIT UTE OF TECH NO LOGY Mar.2002 三轴转台外框的建模和应力分析Ξ 张建华 (西安工业学院计算机科学与工程系,陕西西安710032) 摘　要:　用ANSY S软件对三轴转台的外框进行了数值分析,得出了该零件的应力分布图,为转台模型改材及电机和轴承的选型提供了详实可靠的数据. 关键词:　ANSY S;有限元分析;三轴转台;外框 中图号:　TP39119 文献标识码:　A 文章编号:　100025714(2002)0120011205 Stress analysis and modeling of the frames of three-axis turntable ZH ANG Jian2hua (Dept of C om pr Sci&Engr,X i’an Inst of T ech,X i’an710032,China) Abstract:　The numerical analysis of the frames the turntable were made with ANSY S s oftware.The relevant stress distribution graph were obtained to provide the manu facturer with detailed and reliable data. K ey Words:　ANSY S;finite element analysis(FE A);three-axis turntable;frame 有限元法是工程中复杂条件下求解各种数学问题的普遍方法.ANSY S软件[1]作为一种大型多功能有限元分析软件,无论是对分析部分,还是前、后处理部分都是国际上最先进的. 携带三轴转台做高速运动的移动部件及三轴转台受力的情况比较复杂,而在进行三轴转台设计时又不能不考虑它的受力及运动姿态.为此,我们利用ANSY S软件,给出了三轴转台外框有限元计算的力学模型,计算出了三轴转台外框应力集中的位置和应力分布规律. 1　用ANSY S对三轴转台外框进行前处理 在有限元分析中,前处理是指创建有限元模型.它包括创建实体模型、定义单元属性、划分网格、模型修正等内容.现如今大部分的有限元分析模型都用实体建模.与C AD软件类似,ANSY S也用数学的方法表达结构的几何形状,以便于划分节点和单元,同时还可以在几何模型边界上方便地施加载荷,但是实体模型并不参与有限元分析,即所有施加在几何实体边界上的载荷或约束必须最终传递到有限元模型上(节点和单元上)进行求解. Ξ收稿日期:2001206215 作者简介:张建华(1975-),男(汉族),西安工业学院硕士研究生.

电液伺服控制系统的设计

。 电液伺服控制系统的设计与仿真 引言 电液伺服系统具有响应速度快、输出功率大、控制精确性高等突出优点，因而在航空航天、军事、冶金、交通、工程机械等领域得到广泛应用。随着电液伺服阀的诞生，使液压伺服技术进入了电液伺服时代，其应用领域也得到广泛的扩展。随着液压系统逐渐趋于复杂和对液压系统仿真要求的不断提高，传统的利用微分方程和差分方程建模进行动态特性仿真的方法已经不能满足需要。因此，利用AMESim、Matlab／Simulink等仿真软件对电液伺服控制系统进行动态仿真，对于改进系统的设计以及提高液压系统的可靠性都具有重要意义。 1 液压系统动态特性研究概述 随着液压技术的不断发展与进步和应用领域与范围的不断扩大，系统柔性化与各种性能要求更高，采用传统的以完成执行机构预定动作循环和限于系统静态性能的系统设计远远不能满足要求。因此，现代液压系统设计研究人员对系统动态特性进行研究，了解和掌握液压系统动态工作特性与参数变化，以提高系统的响应特性、控制精度以及工作可靠性，是非常必要的。 液压系统动态特性简述 … 液压系统动态特性是其在失去原来平衡状态到达新的平衡状态过程中所表现出来的特性，原因主要是由传动与控制系统的过程变化以及外界干扰引起的。在此过程中，系统各参变量随时间变化性能的好坏，决定系统动态特性的优劣。系统动态特性主要表现为稳定性（系统中压力瞬间峰值与波动情况）以及过渡过程品质（执行、控制机构的响应品质和响应速度）问题。 液压系统动态特性的研究方法主要有传递函数分析法、模拟仿真法、实验研究法和数字仿真法等。数字仿真法是利用计算机技术研究液压系统动态特性的一种方法。先是建立液压系统动态过程的数字模型——状态方程，然后在计算机上求出系统中主要变量在动态过程的时域解。该方法适用于线性与非线性系统，可以模拟出输入函数作用下系统各参变量的变化情况，从而获得对系统动态过程直接、全面的了解，使研究人员在设计阶段就可预测液压系统动态性能，以便及时对设计结果进行验证与改进，保证系统的工作性能和可靠性，具有精确、适应性强、周期短以及费用低等优点。 仿真环境简介 基于Matlab平台的Simulink是动态系统仿真领域中著名的仿真集成环境，它在众多领域得到广泛应用。Simulink借助Matlab的计算功能，可方便地建立各种模型、改变仿真参数，有效解决了仿真技术中的问题。Simulink提供了交互的仿真环境，既可通过下拉菜单进行仿真，也可通过命令进行仿真。虽然Simulink提供了丰富的模块库，但是在Matlab／Simulink下对液压系统进行建模及仿真需要做很多简化工作，而模型的简化使得仿真结果往往出现一定的误差。AMESim (Advanced Modeling Environment for Simulation of Engineering Systems)是法国IMAGINE公司开发的一套高级仿真软件。它是一个图形化的开发环境，用于工程系统的建模、仿真和动态性能分析。AMESim的特点是面向工程应用从而使其成为

测试转台伺服系统方案

测试转台伺服分系统方案 1．概述： 本伺服分系统根据转台系统技术要求，主要完成控制和驱动转台方位连续可调的运动，并能定位在任意方位角。 2．主要技术指标： 转台运动范围：0～360° 转台定位精度：≤0.2° 转台运动速度：0～5°/sec 转台运动加速度：0～5°/sec2 3．系统的主要功能 系统的工作方式有待机、手动、连续转动、遥控、外控。可完成转台的连续转动和定位，手动方式是用机箱面板上的手轮控制转台转动，外控方式是在室外用一个控制盒控制转台转动，遥控方式是其它计算机通过串口控制转台转动。 4．伺服分系统组成 伺服分系统由控制单元（ACU）、驱动单元（ADU）、轴角编码单元及安装在转台上的执行元件、测量元件和控保元件组成，如下图1所示。

图1 伺服分系统组成框图 伺服分系统可作成一个4U的全密闭机箱。机箱面板上有操作开关、方位角度显示等。 控制单元ACU是转台控制中心。它完成转台运动的各种控制，各种控制策略的实时实施。 轴角编码器单元将自整角同步机测到的转台转轴的角度转化为数字量，用于转台的位置显示和位置控制。 驱动单元（ADU）由功率放大、环路控制等组成，主要完成对转台转轴的执行电机进行驱动。 转台转轴的执行电机采用交流伺服电机，因其无电刷磨损问题，可靠性高，寿命长，免维护。 4．1 控制单元 控制单元是以单片机为基础，集控制、监视、计算、通讯于一体，对转台实现安全可靠的操控的控制器，它与终端的通讯采用串口通讯。

根据不同的工作方式，ACU产生相应的控制信号，通过驱动单元驱动转台运动，从而使转台转向指定角度。 ACU是操作人员进行操作的中心，具有丰富而简洁的显示和友好的操控界面。 ACU的主要工作方式为：待机，手动，连续转动，遥控，外控等。4．2 轴角编码器 轴角的测量元件采用自整角同步机，这种角度敏感元件较之光电码盘有更高的可靠性和高低温适应能力。 轴角编码器的核心芯片采用大规模集成专用芯片RDC。RDC主要由输入缓冲器、比例乘法器、误差比较器、相敏检波器、积分器、压控振荡器、可逆计数器、三态输出锁存器和控制逻辑等构成。RDC 转换器集成度高、精度高、能够闭环工作，直接将来自测角元件自整角同步机的被角度调制的角度信号转换成二进制数字角度值。轴角编码器与控制单元可集成在一个印制板上，如上图中的印制板就已包括轴角编码器。 4．3 驱动单元 驱动单元ADU将来自ACU的代表速度的信号转换成三相交流电压加给电动机。驱动电机选用交流伺服电动机，电机轴上带有制动器。交流伺服电动机的优点是无碳刷，无换向火花，可靠性高，寿命长。驱动单元还包括控保电路，进行故障联锁保护。 5．工作原理 伺服分系统采用交流伺服电机驱动转台的转轴。ACU输出模拟电

转台控制系统设计要求

转台控制系统设计要求 1、采用西门子PLC设计转台控制系统。 2、通过控制升降电机的启停、正、反转实现转台的上升和下降（正传上升，反转下降），并且具有上升到位和下降到位的自动停止显示功能。 3、通过控制转台驱动电机的启停、正反转实现转台的连续正传、连续反转、点动正传、点动反转等功能，并且要求这四个功能必须互锁，且能够指示是那种工作状态,,能够显示转台转动角度。 4、转台应该具有急停功能，实现紧急情况下的系统停止功能。 5、撰写设计说明书，包括总体设计方案，元器件的选型，PLC输入输出地址分配，PLC的接线图，电机、电源，变频器等其他元件的接线图，PLC程序梯形图。 6、最后出一张A1图纸，主要是控制系统的电器接线图。

转台驱动电机为交流异步电动机1.5KW，升降电机大概0.55KW左右。只控制升降电机的启停，正反转。转台电机通过变频器调速，变频功率可选1.5KW开环矢量型变频器。制动器装在减速器的输出轴上，为直流24V驱动，额定电流为6.33A，功率200W,因此需要电流10A左右的直流24V电源，给制动器供电，同时给PLC供电。 旋转编码器安装在减速器的输出轴上。减速器为一轴输入，两轴同速输出型，上面的输出轴接转台，下面的输出轴接旋转编码器，中间通过弹性联轴器连接，调整比较方便。 控制系统的控制对象： 1. 1.5KW变频器，控制转台电机的启动停止以及调速。调速控制可选变频器的多段速，此时根据段速多少，占用PLC两到三个数字量输出点。调速控制也可以选择485接口通信控制，此时速度连续可调，由于226的PLC只有两个485接口，这种情况下考虑跟文本显示器共用一个485接口。同时变频器的启停控制用到PLC的两个数字量输出点。 绝对式旋转编码器用到PLC的10个数字量输入点。 2. 0.55KW的升降电机，控制其启停和正反转。开关量控制。占用PLC两个输出点。上下限位开关占用PLC两个输入点。 3. 制动器的启停。开关量控制，占用PLC一个输出点。 PLC资源的初步分配: 输入数字量点： 按钮：连续运行，点动，自动对中，设定角度运行，正反装模式选择扭子开关，远程操作与现场操作模式选择扭子开关，升降运动的上下限位开关，编码器的10个输出。18个输入点。 输出点：变频器正反转2个，正转指示灯，反转指示灯，运行指示灯，对中到位或设定角度到位指示灯，制动器线圈控制，升降电机控制2个。上下限位指示灯2个。操作模式指示2个。共13个输出点。 另外变频器故障指示，和变频器故障复位不需要占用CPU的输入输出，需用2个按钮。角度设定和当前角度监控，文本显示器。

一种可全方位移动的三轴转台结构设计

一种可全方位移动的三轴转台结构设计 摘要：本文介绍了一种适用于一些小型飞行器模拟测试的实验平台，按要求对其结构进行了设计，并制作了实验的样机。该实验平台实现可以三个旋转自由度和地面的全方位移动，并且该平台不需要驱动元件，结构简便实用。 关键词：三轴转台;全方位移动;结构设计 引言 三维转台作为航空、航天研究中的关键地面设备是导航制导设备的关键，所以转台的技术研究一直受到发达国家航空航天领域的高度重视。三轴转台是用于飞机，导弹，飞船等其他飞行器及地面半实物仿真的关键设备，它可在实验室环境内实时地模拟复现飞行器在空中的动力学特性和飞行器在空间进行中滚转、俯仰、偏航等的运动姿态，转台技术广泛应用于航空、航海、国防建设领域中。 目前，各国研究制作的转台都是带有驱动机构的大型控制转台，这些测试转台无论是机械结构还是测量控制系统都极其复杂，转台的制作使用成本昂贵，操作复杂;而且，这些平台大多是不可自由移动的。这对于一些需要在地面自由移动的小型简易的实验飞行器和其他一些需要低成本半实物仿真的设备，显然是不适合。而针对这种在地面自由移动，低成本，使用、操作方便的飞行器设备实验仿真测试平台。本文提出一种新的可全方位移动的三轴转台设计。 1.结构设计 1.1整体结构方案设计 按照设计要求，本设计具体地说是一种可全方位移动的三轴转台，包括彼此转动连接的转动部分及移动平台，转动部分包括转杆、中环及外环，移动平台包括底座、支杆及万向轮，外环转动安装在底座上，底座上沿周向均布有多个支杆，每个支杆均连接有万向轮，通过万向轮实现水平方向前后、左右两个平移自由度;中环转动安装在外环内，转杆作为被测对象的载体转动安装在中环内，通过转杆相对于中环转动、中环相对于外环转动及外环相对底座转动实现三个旋转自由度，如图1所示。 图1 转台三维模型 1.2转动部分结构设计 转台的转动部分包括中间转杆、中环及外环，具体情况可以参照图1。中环和外环采用的正八边形的形状。中间的转杆作为被测对象的载体，主要是方便固定安装飞行器和转台连接，也可以用其他构件代替。转杆的两端分别通过转轴转动连接于中环内，中环的两侧分别通过转轴转动连接于外环内，转杆和中环之间

《伺服控制系统课程设计》

《伺服控制系统课程设计》 指导书 ?动化与电??程学院 ?零??年??

?、伺服控制系统课程设计的意义、?标和程序 (3) ?、伺服控制系统课程设计内容及要求 (5) 三、考核?式和报告要求 (11)

?、伺服控制系统课程设计的意义、?标和程序 （?）伺服控制系统程设计的意义 伺服控制系统课程设计是?动化专业?才培养计划的重要组成部分，是实现培养?标的重要教学环节，是?才培养质量的重要体现。通过伺服控制系统课程设计，可以培养考??所学基础课及专业课知识和相关技能，解决具体的?程问题的综合能?。本次课程设计要求考?在指导教师的指导下，独?地完成伺服控制系统的设计和仿真，解决与之相关的问题，熟悉伺服控制系统中控制器设计与整定、电机建模和仿真和其他检测装置的选型以及?程实践中常?的设计?法，具有实践性、综合性强的显著特点。因?对培养考?的综合素质、增强?程意识和创新能?具有?常重要的作?。 伺服控制系统课程设计是考?在课程学习结束后的实践性教学环节；是学习、深化、拓宽、综合所学知识的重要过程；是考?学习、研究与实践成果的全?总结；是考?综合素质与?程实践能?培养效果的全?检验；也是?向?程教育认证?作的重要评价内容。 （?）课程设计的?标 课程设计基本教学?标是培养考?综合运?所学知识和技能，分析与解决?程实际问题，在实践中实现知识与能?的深化与升华，同时培养考?严肃认真的科学态度和严谨求实的?作作风。使考?通过综合课程设计在具备?程师素质??更快地得到提?。对本次课程设计有以下???的要求: 1.主要任务 本次任务在教师指导下，独?完成给定的设计任务，考?在完成任务后应编写提交课程设计报告。 2.专业知识

三轴转台标定加速度传感器

基于三轴转台的ADXL335加速度传感器标定实验 一、实验目的 1、熟练使用SGT320E 型三轴多功能转台，掌握传感器测量和采集的方法 2、掌握卡尔曼滤波课程的传感器三参数标定原理 二、实验器材 1、实验室具备“SGT320E 型三轴多功能转台”实验设备 2、实验室具备ADXL335加速度传感器 3、安捷伦数据采集卡、笔记本电脑、MATLAB 软件等。 三、实验原理 1、三轴转台部分 静态测试：此实验基础以“SGT320E 型三轴多功能转台”为平台，在三轴转台内框夹具上安装“ADXL335加速度传感器”进行测试，由三轴转台内框0°作为初始位置，内框旋转180°，每隔2°采集一次数据。将90个数据按照最小二乘法滤波，在Matlab 中计算出标定传感器所需要的三个误差参数：Bias （零偏）、Scale Factor error （刻度系数误差）、g-sensitive drift （作用在转感器敏感轴上的加速度引起的g 相关零偏）。 2、加速度传感器三个误差参数标定原理部分 在理想状态下，加速度计敏感轴被放置于垂直地面方向，则读数应为g ，当敏感轴与重力加速度方向存在一个夹角K θ时，读数应为K g θcos ?。 但事实上，加速度计是存在误差。如果为了简化变量，忽略加速度计本身噪声，那加速度计的输出可以包括重力部分（K g θcos ?）、零偏值（Bias ）、刻度因素误差（K g SF θcos ??）、敏感轴偏移误差（2 )cos (K g K θ??），因此加速度传感器的输出表达式为： 2)cos (cos cos _K K K g K g SF Bias g Output Acc θθθ??+??++?= 那么误差表达式为： 2)cos (cos cos _K K K g K g SF Bias g Output Acc Error θθθ??+??+=?-= 因此，标定传感器就需要求出、、三个参数。 如果将Error 当作测量模型K y ，将K g θcos ?当作K x ，则测量方程表达式为： 2* )(K K K x K x SF Bias y ?+?+= Bias SF K

伺服驱动系统方案设计

伺服驱动系统设计方案 伺服电机的原理： 伺服的基本概念是准确、精确、快速定位。与普通电机一样，交流伺服电机也由定子和转子构成。定子上有两个绕组，即励磁绕组和控制绕组，两个绕组在空间相差90°电角度。伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动控制的u／V／W三相电形成电磁场转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度{线数)。 伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降作用：伺服电机,可使控制速度,位置精度非常准确。 交流伺服电机的工作原理和单相感应电动机无本质上的差异。但是，交流伺服电机必须具备一个性能，就是能克服交流伺服电机的所谓“自转”现象，即无控制信号时，它不应转动，特别是当它已在转动时，如果控制信号消失，它应能立即停止转动。而普通的感应电动机转动起来以后，如控制信号消失，往往仍在继续转动。 交流伺服电动机的工作原理与分相式单相异步电动机虽然相似，但前者的转子电阻比后者大得多，所以伺服电动机与单机异步电动机相比，有三个显著特点： 1、起动转矩大 由于转子电阻大，其转矩特性曲线如图3中曲线1所示，与普通异步电动机的转矩特性曲线2相比，有明显的区别。它可使临界转差率S0＞1，这样不仅使转矩特性（机械特性）更接近于线性，而且具有较大的起动转矩。因此，当定子一有控制电压，转子立即转动，即具有起动快、灵敏度高的特点。 图3 伺服电动机的转矩特性