数字伺服系统与数字跟踪滤波器的研制
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摘要
本文共两篇。
第一篇介绍用于某型通用电子干扰设备的数字伺服系统的研究。该伺服系统采用交流驱动方案、轴角检测系统和智能PID控制方案实现了系统的全闭环控制。本研究设计了基于PC／104总线的计算机控制系统。文中对智能PID控制算法进行了研究，并作了实际系统调试，结果表明该系统的性能达到指标要求。最后，本文对机载伺服系统进行了初步设计。
第二篇介绍用于某型远程火箭弹角稳系统的数字跟踪滤波器的研制。系统要求滤波器既能滤除各种噪声，又不产生相位滞后。为此研究了非线性微分校正，能产生相位超前，用于补偿滤波器的相位滞后且不增加高频增益，后又提出基于相位与幅值补偿的滤波器的设计。本文用MATLAB作了仿真研究，并在单片机系统中进行工程实践。最后，本文对滤波器的进一步研究提出了建议。
The paper is composed of two parts.
In the first part, a style of digital Servo-System is developed, which will be applied to the electronic interference device. The closed-loop control is realized by applying AC driving scheme, Resolver-to-Digital converter system and intelligent PID control strategy. The controller design basing on PC/104 bus is introduced in the paper. Experiment results show that good performance can be achieved when intelligent PID is applied. Finally, the design of the Servo-System for the jet is introduced.
In the second part, a style of digital tracking filter is introduced, which is used in the phase steady system of a style of long-range rocket. The filter is required to filter some noises and keep against lag of system phase. A kind of nonlinear differential filter for the phase compensating, and the other filter basing on the phase and amplitude compensating are introduced in the paper. The filter designed is simulated by MATLAB and debugged in SCM. Finally, some beneficial suggestions are put forward for the far research.
第一篇介绍用于某型通用电子干扰设备的数字伺服系统的研究。该伺服系统采用交流驱动方案、轴角检测系统和智能PID控制方案实现了系统的全闭环控制。本研究设计了基于PC／104总线的计算机控制系统。文中对智能PID控制算法进行了研究，并作了实际系统调试，结果表明该系统的性能达到指标要求。最后，本文对机载伺服系统进行了初步设计。
第二篇介绍用于某型远程火箭弹角稳系统的数字跟踪滤波器的研制。系统要求滤波器既能滤除各种噪声，又不产生相位滞后。为此研究了非线性微分校正，能产生相位超前，用于补偿滤波器的相位滞后且不增加高频增益，后又提出基于相位与幅值补偿的滤波器的设计。本文用MATLAB作了仿真研究，并在单片机系统中进行工程实践。最后，本文对滤波器的进一步研究提出了建议。
The paper is composed of two parts.
In the first part, a style of digital Servo-System is developed, which will be applied to the electronic interference device. The closed-loop control is realized by applying AC driving scheme, Resolver-to-Digital converter system and intelligent PID control strategy. The controller design basing on PC/104 bus is introduced in the paper. Experiment results show that good performance can be achieved when intelligent PID is applied. Finally, the design of the Servo-System for the jet is introduced.
In the second part, a style of digital tracking filter is introduced, which is used in the phase steady system of a style of long-range rocket. The filter is required to filter some noises and keep against lag of system phase. A kind of nonlinear differential filter for the phase compensating, and the other filter basing on the phase and amplitude compensating are introduced in the paper. The filter designed is simulated by MATLAB and debugged in SCM. Finally, some beneficial suggestions are put forward for the far research.
引文
1 胡寿松．自动控制原理．第三版．北京：国防工业出版社，1994
2 李连升．雷达伺服系统．北京：国防工业出版社，1983
3 胡佑德，曾乐生，马东升．伺服系统原理与设计．北京理工大学出版社．1993
4 雷丽文，朱晓华等．微机原理与接口技术．电子工业出版社，1996
5 朱传乃主编．386／486微型计算机系统原理与维修．人民邮电出版社，1995
6 张义和．Protel PCB 99设计与应用技巧．科学出版社，2000
7 乔长阁等译．VHDL简明教程．清华大学出版社，1997
8 谭浩强．C程序设计．清华大学出版社，1993
9 徐金梧，杨德斌等．Turbo C实用大全．机械工业出版社，1996
10 张芳妮，吕波译．C语言编程常见问题解答．清华大学出版社，1999
11 周明德．微型计算机原理及应用(上)．清华大学出版社，1994
12 郭庆鼎，王成元．交流伺服系统．机械工业出版社，1994
13 秦忆等．现代交流伺服系统．华中理工大学出版社，1995
14 秦继荣，沈安俊．现代直流伺服控制技术及其系统设计．机械工业出版社，1993
15 陈哲．捷联惯导系统原理．宇航出版社，1986
16 刘基余．全球定位系统原理及应用．测绘出版社，1993
17 张朝霞，凌明祥，张树侠．捷联惯导系统姿态算法的研究．中国惯性技术学报，1999．3
18 胡大可主编．MSP430系列超低功耗16位单片机原理与应用．北京：北京航空航天大学出版社，2000
19 吴晓蓓，陈庆伟，胡维礼．系统辨识与自适应控制．南京：南京理工大学
20 吴湘淇．信号、系统与信号处理(上)．电子工业出版社，1996
21 吴湘淇．信号、系统与信号处理(下)．电子工业出版社，1996
22 郑南宁．数字信号处理．西安：西安交通大学出版社，1991
23 楼顺天，李博菡．基于MATLAB的系统分析与设计——信号处理．西安：西安电子科技大学出版社，1999
24 陈怀堔，王朝英，高西全等译．数字信号处理及其MATLAB实现．北京：电子工业出版社，1998
25 姚天任，孙洪．现代数字信号处理．武汉：华中理工大学出版社，2000
26 MAXPLUSII及VHDL实用教程．东南大学出版社，2000．5
27 马扬．智能PID的仿真研究及其在交流伺服系统中的应用：[学位论文]．南京：南京理工大学硕士论文，1997
28 孙立峰．自行高炮控制器局域网络技术研究及设计：[学位论文]．南京：南京理工大学硕士论文，1998
29 李昔文．车载雷达干扰模拟器天线伺服系统的设计：[学位论文]．南京：南京理工大学硕士论文，2000
30 吴德周．高性能交流数字伺服系统的设计与实现：[学位论文]．南京：南京理工大学硕士论文，2001
31 Analog Devices Company. 轴角编码芯片AD2S80A使用手册
32 Cao Tao and Petar V. Kokotovic. Adaptive Control of Systems with Backlash, Automatica, 1993, V29(2), P323-335.
33 Gao Tao and Petar V. Kokotovic. Continuous-Time Adaptive Control of Systems with Unknown Backlash, IEEE Transactions on Automatic Control, 1995, V40(6), P1083-1087
2 李连升．雷达伺服系统．北京：国防工业出版社，1983
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4 雷丽文，朱晓华等．微机原理与接口技术．电子工业出版社，1996
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20 吴湘淇．信号、系统与信号处理(上)．电子工业出版社，1996
21 吴湘淇．信号、系统与信号处理(下)．电子工业出版社，1996
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24 陈怀堔，王朝英，高西全等译．数字信号处理及其MATLAB实现．北京：电子工业出版社，1998
25 姚天任，孙洪．现代数字信号处理．武汉：华中理工大学出版社，2000
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27 马扬．智能PID的仿真研究及其在交流伺服系统中的应用：[学位论文]．南京：南京理工大学硕士论文，1997
28 孙立峰．自行高炮控制器局域网络技术研究及设计：[学位论文]．南京：南京理工大学硕士论文，1998
29 李昔文．车载雷达干扰模拟器天线伺服系统的设计：[学位论文]．南京：南京理工大学硕士论文，2000
30 吴德周．高性能交流数字伺服系统的设计与实现：[学位论文]．南京：南京理工大学硕士论文，2001
31 Analog Devices Company. 轴角编码芯片AD2S80A使用手册
32 Cao Tao and Petar V. Kokotovic. Adaptive Control of Systems with Backlash, Automatica, 1993, V29(2), P323-335.
33 Gao Tao and Petar V. Kokotovic. Continuous-Time Adaptive Control of Systems with Unknown Backlash, IEEE Transactions on Automatic Control, 1995, V40(6), P1083-1087