电液三轴飞行转台控制系统软件设计

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三轴飞行转台是半实物仿真系统的关键设备,模拟飞行器的姿态运动,用于检测飞行器的制导系统性能,在军事、航天等领域广泛应用。随着惯性导航元件性能的不断提高,飞行器的动态性能指标和静态性能指标也越来越高,对三轴飞行转台的研制提出了新的要求。本文以电液三轴飞行转台的研制为研究背景,以软件工程方法学为理论指导,采用结构化方法学和面向对象思想,使用Visual Studio2005C++编写设计一套三轴飞行转台专用的控制软件。在三轴飞行转台软件的需求分析中,本文分类描述了软件的开发环境需求、功能需求、以及非功能需求,从功能和数据域抽象软件逻辑模型,分析软件用例及软件流程。在软件的总体设计中,首先将软件划分为Win32和RTSS子系统,采用模块化方法将子系统划分为若干模块,采用抽象和求精的面向对象思想对模块进行了初步类设计,给出软件设计的分析类图。提出采用位置速度双闭环和前馈复合控制策略,对转台轴系运动控制模块的控制器结构进行设计。在软件的详细设计中,介绍了RTX环境下板卡驱动,信号发生器,基础环节数字算法的开发方法,采用面向对象设计类的继承与封装,细化类的参数和操作,对程序进行算法设计,并设计用户交互界面。对内框轴系进行实验测试。建立内框被控对象的数学模型,通过功率谱辨识得到被控对象的数值模型和参数模型。利用被控对象的参数模型,对速度环及位置环前项通道控制器分别进行设计,并采用二阶前馈复合控制方式补偿系统的相角滞后。实验证明,控制软件设计实现了转台的良好运动伺服控制,轴系控制器保证了内框轴系达到性能指标要求。
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