發(fā)布時間：2020-08-07 07:02

【摘要】：微波遙感技術(shù)與我們每個人的生活息息相關(guān),在航空航天、氣象預報、環(huán)境監(jiān)測等多個領(lǐng)域都具有廣泛應用,是一項關(guān)系到國計民生的高端探測技術(shù)。微波輻射計作為用于微波遙感的重要設備,自誕生以來,一直是各國科學家爭相研究的重點,它可以搭載在地面觀測平臺、人造衛(wèi)星、熱氣球、飛艇以及遙感飛機上,實現(xiàn)對地面、海洋、大氣和太空等多種目標的觀測,相對于其他幾種搭載平臺,遙感飛機具有機動性強、載重量大等突出優(yōu)點,使得機載微波輻射計成為微波遙感技術(shù)研究中的重中之重。本文依托國家重大科技基礎設施建設項目——“航空遙感系統(tǒng)”項目,以機載微波輻射計為背景,開展機載微波輻射計掃描伺服裝置的研究與設計工作。根據(jù)項目中的各項指標要求,完成掃描伺服裝置結(jié)構(gòu)和伺服控制系統(tǒng)的設計,借助分析工具,對掃描伺服裝置進行了靜力學和動力學仿真分析,并對伺服控制系統(tǒng)進行了仿真分析和驗證。本文研究的機載微波輻射計掃描伺服裝置,機械結(jié)構(gòu)滿足機載工作環(huán)境的要求,控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)高精度的轉(zhuǎn)速控制,能夠滿足高精度的航空微波遙感的需求。本文主要完成了如下幾個方面的研究工作:(1)介紹了微波輻射計的特點和應用領(lǐng)域,總結(jié)概括了機載微波輻射計的發(fā)展歷程和研究現(xiàn)狀,并分析了國內(nèi)外典型產(chǎn)品的構(gòu)造特點,闡明了本文的研究意義和論文的主要研究任務。(2)對機載微波輻射計掃描伺服裝置的設計準則進行分析,根據(jù)技術(shù)指標要求,確定了整體裝置的結(jié)構(gòu)布局,并完成了詳細的結(jié)構(gòu)設計以及關(guān)鍵零部件的計算和選型。(3)對機載設備的各種惡劣飛行工況進行分析,利用有限元分析軟件,對掃描伺服裝置在極端飛行工況下的受力情況進行仿真分析,并根據(jù)相關(guān)行業(yè)標準中對于機載外掛設備的設計要求,完成掃描伺服裝置的模態(tài)分析和隨機振動分析。(4)闡述了機載微波輻射計掃描伺服裝置的控制要求和典型伺服控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu),分析了直流電機的調(diào)速原理,根據(jù)機理建模法,建立了直流力矩電機的數(shù)學模型;對電流—轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)控制的直流伺服電機調(diào)速系統(tǒng)進行研究,并結(jié)合直流力矩電機的數(shù)學模型,求出了雙閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖。(5)對雙閉環(huán)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的電流環(huán)和轉(zhuǎn)速環(huán)進行了設計,結(jié)合PID控制算法,對電流環(huán)調(diào)節(jié)器和轉(zhuǎn)速環(huán)調(diào)節(jié)器進行了校正,利用MATLAB軟件對校正后的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)進行了仿真分析,模擬電機通電啟動過程中電流和轉(zhuǎn)速的變化,并結(jié)合機載設備的工作環(huán)境和微波輻射計的工作特點,對所設計的伺服控制系統(tǒng)進行了抗干擾性能仿真測試,模擬飛行中突加負載的情況,觀察掃描伺服裝置的轉(zhuǎn)速變化過程。本文所設計的機載微波輻射計掃描伺服裝置,滿足項目的各項技術(shù)指標要求,論文的研究成果為掃描伺服裝置在航空遙感探測中的實際應用奠定了基礎,也為同類裝置的研制提供了一定的參考。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：V243.5
【圖文】：

MARSS安裝在C-130飛機上

圖 1.2 MARSS 外部吊艙結(jié)構(gòu)示意圖，芬蘭的赫爾辛基理工大學空間技術(shù)實驗室成功研制出機載二維綜射計（HUT-2D），該儀器用于歐洲太空局（ESA）的 SMOS（Soil Ocean Salinity）任務中土壤水分和海水鹽度的校準和驗證活動，實驗

科羅拉多大學博爾德分校與美國國家海洋和大氣管理局（驗室共同研制出了機載 5 毫米微波和紅外輻射計，如圖 旋轉(zhuǎn)平面鏡安裝在波紋喇叭天線的前邊，搭載在一架 Tw在北卡羅來納州的東部海岸上進行了海面和空氣的溫度觀計和紅外輻射計以及氣象浮標的數(shù)據(jù)，證明了機載微波輻量的準確性[23]。

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 施健康;謝永杰;武龍龍;;全極化微波輻射計定標方法簡述[J];微波學報;2014年S1期

2 李延明;姜敏;余銳;陳文新;;海洋二號衛(wèi)星微波輻射計系統(tǒng)設計[J];中國工程科學;2013年07期

3 張升偉;王振占;孫茂華;何寶宇;姜景山;;風云三號衛(wèi)星先進微波大氣探測儀系統(tǒng)設計與研制[J];中國工程科學;2013年07期

4 周武;林明森;李延民;王振占;黃磊;;海洋二號掃描微波輻射計冷空定標和地球物理參數(shù)反演研究[J];中國工程科學;2013年07期

5 桂德竹;張成成;洪志剛;;我國航空遙感發(fā)展現(xiàn)狀及若干建議[J];遙感信息;2013年01期

6 金銘;白明;苗俊剛;;陣列型微波黑體的發(fā)射率分析[J];物理學報;2012年16期

7 王宏建;李靖;劉和光;張升偉;;風云三號微波濕度儀天線設計與分析[J];中國工程科學;2009年04期

8 張升偉;李靖;姜景山;孫茂華;王振占;;風云3號衛(wèi)星微波濕度計的系統(tǒng)設計與研制[J];遙感學報;2008年02期

9 李青俠;張靖;郭偉;雷震東;張祖蔭;;微波輻射計遙感海洋鹽度的研究進展[J];環(huán)境研究與監(jiān)測;2007年02期

10 王曉海;楊斌利;;國外星載微波散射計應用現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢[J];中國航天;2006年07期

相關(guān)會議論文 前1條

1 張杰;黃衛(wèi)民;紀永剛;張有廣;;中國海洋微波遙感研究進展[A];第十四屆全國遙感技術(shù)學術(shù)交流會論文選集[C];2003年

相關(guān)博士學位論文 前1條

1 王振占;海面風場全極化微波輻射測量[D];中國科學院研究生院（空間科學與應用研究中心）;2005年

相關(guān)碩士學位論文 前1條

1 黃驍麒;微波輻射計外定標方法研究[D];國家海洋技術(shù)中心;2008年

本文編號：2783655