模糊PID控制高精度导航测试系统平台的设计(2)
导航系统按照其工作原理可以分为：①仪表导航系统②无线电导航系统 ③惯性导航系统④天文导航系统⑤组合导航系统[3]。
其中的惯导系统，是把惯性敏感器安装在飞机的机体上，并与姿态系统和航向系统结合来进行惯性导航。主要包括3个方向的加速度计和陀螺仪，可应用和正在应用的领域是非常广泛的，包括舰船、飞机、战术与战略导弹以及航天飞机的导航。另外，也有一些更为新奇的应用领域：机器人技术、赛车或高档轿车的主动悬挂系统、地下矿井和管道的勘探等[3]。
如此广泛的用途要求导航系统具有很宽的性能范围，在这个很宽的范围内它们都要能够提供准确的导航数据。因此必须测试惯导系统的各种性能。为了测试惯性导航系统的性能，三轴运动模拟器被设计来模拟载体各轴位置变化和加速度变化，与惯性敏感器的输出相比较，以此校准惯性导航系统。
同时，三轴运动模拟器也可以用来模仿载体运动，以此来检测天线抗外界干扰能力。现如今，人们对于移动载体上的通信装置要求不断地在提高，如在航舰上的卫星通信、火车上实时卫星视频，这类系统的天线的稳定跟踪能力是满足高要求的必要关键技术。因为只有具有稳定的跟踪能力，天线才能在移动的载体上保持实时的连续通信，才能使某些依赖天线的技术得以有效应用。对于一般固定于地面的天线只需要精心调整它的波束使其对准卫星即可，而在行进中车辆上、船舶上的卫星天线，则需克服载体姿态变化以及其它因素的扰动而时刻对准卫星，从而实现连续有效的卫星通信。为了检测天线抗载体干扰能力，检验它在需要连续通信时，能否始终高精度对准同步卫星，就须要设计一个运动模拟器，通过模仿载体姿态的变化，然后把天线放在模拟器的测试平台上，以此来检验其稳定跟踪系统的能力能否满足现实要求。
可见，三轴运动模拟器的设计与研究具有十分重要的工程实际意义。
1.2 国内外现状
1.3 本文所做工作与章节安排
本文以高精度导航测试平台为背景，在原有的三文运动模拟器的基础上，改进了控制算法，优化了系统的性能。为了方便系统的实际调试，同时设计了比较简单的上位机。本文研究的三文运动模拟器采用交流伺服系统方案，选择全闭环结构，控制算法选择模糊控制理论和经典PID相结合的方法（即模糊PID控制）。采用MSP430微处理器芯片（美国TI公司生产）以及外围芯片组成计算机控制系统，具有功耗低、结构紧凑、可靠性高和可文护性好等特点。
在确定好毕业设计题目之后，首先收集了相关资料，熟悉研究内容，阅读了多篇与研究课题有关的毕业设计论文和期刊；接着进行了系统性能指标的论证，研究了各个模块原有的控制方案，以及控制算法的选择；然后对系统进行数学建模，检验加入控制器后系统的各个动态性能指标；最后设计上位机，编写程序实现上位机，并对上位机进行了软件调试。
本文的主要内容安排如下：
第一章简单介绍了所选题目的工程背景，并总结了国内外关于运动模拟器的研究现状，以及简要概括了本文所做的主要工作。
第二章介绍了系统的功能，给出了相关性能指标，介绍了三文运动模拟器的总体设计方案，并介绍了系统主要功能模块的硬件方案和软件方案。
第三章首先简要介绍模糊控制理论的基本原理，接着介绍了模糊控制的一般设计过程和步骤，最后详细介绍了控制算法——模糊PID算法。
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