本文關(guān)鍵詞：機載衛(wèi)星天線自動跟蹤系統(tǒng)控制技術(shù)研究

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【摘要】：機載衛(wèi)星通信作為“動中通”的一種方式,其關(guān)鍵技術(shù)是在飛機飛行過程中,通過伺服控制系統(tǒng)隔離由于機體運動帶來的外部擾動,使天線始終跟蹤目標衛(wèi)星,從而實現(xiàn)飛行中連續(xù)、穩(wěn)定的衛(wèi)星通信。本文對機載衛(wèi)星天線自動跟蹤系統(tǒng)控制技術(shù)進行了研究,探討了系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的實現(xiàn)。首先根據(jù)運行需求和性能指標,設(shè)計了機載衛(wèi)星天線自動跟蹤系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu),簡述了天饋與通信、伺服控制、控制與顯示三大子系統(tǒng)的主要功能;提出了基于機載慣導+角度傳感器+衛(wèi)星信標和載波AGC跟蹤的方位-俯仰-極化三軸捷聯(lián)式穩(wěn)定平臺;并結(jié)合所設(shè)計的系統(tǒng)方案,完成了伺服驅(qū)動機構(gòu)、機載慣導系統(tǒng)、角度傳感器和信標接收機等器件的選型。其次完成了基于TMS320F2808的外圍電路的硬件設(shè)計以及系統(tǒng)總體工作流程、中央控制器、伺服控制器的主要工作流程的軟件開發(fā),并在此基礎(chǔ)上,將CAN總線和CANopen技術(shù)應(yīng)用于本系統(tǒng)各個部分的通信和控制。再而針對本系統(tǒng),提出了連續(xù)十字形掃描和變步長十字形掃描兩種初始尋星策略;結(jié)合機載系統(tǒng)的特性,提出了程序單跟蹤和程序步進復合跟蹤相互切換的自動跟蹤策略,在滿足跟蹤精度的前提下,優(yōu)化了系統(tǒng)的穩(wěn)定性能;并針對飛機所面臨的飛行狀況,提出了相應(yīng)的丟星重新捕獲策略。最后建立了基于驅(qū)動器、直流無刷電機、減速器和天線轉(zhuǎn)臺的被控對象的模型;在此基礎(chǔ)上,研究了前饋-PID和前饋-非線性PID兩種復合控制算法,通過MATLAB仿真,比較了兩種控制算法的時域特性和抗干擾能力;并根據(jù)這兩種算法進行了程序跟蹤流程的設(shè)計,保證了天線的跟蹤速度和跟蹤精度。
【關(guān)鍵詞】：機載衛(wèi)星天線 捷聯(lián)式穩(wěn)定平臺 伺服控制器 自動跟蹤 前饋-非線性PID
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V243
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-15
• 1.1 課題研究的目的和意義11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢11-13
• 1.2.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 發(fā)展趨勢13
• 1.3 課題研究的主要內(nèi)容13-15
• 第2章 機載衛(wèi)星天線控制系統(tǒng)總體設(shè)計15-26
• 2.1 控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)15-17
• 2.2 控制系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定平臺17-18
• 2.3 控制系統(tǒng)性能指標18-19
• 2.4 控制系統(tǒng)主要器件選型19-25
• 2.4.1 伺服驅(qū)動機構(gòu)19-22
• 2.4.2 GPS慣導系統(tǒng)22-23
• 2.4.3 角度傳感器23-24
• 2.4.4 信標接收機24-25
• 2.5 本章小結(jié)25-26
• 第3章 機載衛(wèi)星天線伺服系統(tǒng)控制器設(shè)計26-47
• 3.1 控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計26-31
• 3.1.1 電源電路設(shè)計27-28
• 3.1.2 電源抗干擾電路設(shè)計28
• 3.1.3 晶振電路設(shè)計28
• 3.1.4 JTAG電路設(shè)計28-29
• 3.1.5 復位電路設(shè)計29
• 3.1.6 CAN總線接口電路設(shè)計29-30
• 3.1.7 EEPROM模塊電路設(shè)計30-31
• 3.2 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計31-35
• 3.2.1 軟件開發(fā)環(huán)境簡介31
• 3.2.2 軟件任務(wù)概述31
• 3.2.3 控制系統(tǒng)軟件總體結(jié)構(gòu)31-33
• 3.2.4 中央控制器軟件總體設(shè)計33-34
• 3.2.5 伺服控制器軟件總體設(shè)計34-35
• 3.3 控制系統(tǒng)CAN總線通信35-39
• 3.3.1 CAN總線概述35-36
• 3.3.2 控制系統(tǒng)CAN總線應(yīng)用36-39
• 3.4 控制系統(tǒng)CANopen通信39-46
• 3.4.1 CANopen協(xié)議結(jié)構(gòu)39-40
• 3.4.2 DS301協(xié)議40-42
• 3.4.3 DSP402協(xié)議42-44
• 3.4.4 CANopen通訊程序設(shè)計44-46
• 3.5 本章小結(jié)46-47
• 第4章 機載衛(wèi)星天線控制系統(tǒng)尋星及自動跟蹤技術(shù)研究47-58
• 4.1 控制系統(tǒng)初始尋星策略研究47-51
• 4.1.1 基準信號的選擇47-48
• 4.1.2 初始尋星策略48-49
• 4.1.3 初始尋星程序流程49-51
• 4.2 控制系統(tǒng)自動跟蹤策略研究51-56
• 4.2.1 衛(wèi)星跟蹤技術(shù)51-52
• 4.2.2 控制系統(tǒng)跟蹤策略52-54
• 4.2.3 自動跟蹤程序流程54-56
• 4.3 控制系統(tǒng)丟星重捕獲策略研究56-57
• 4.3.1 衛(wèi)星信號丟失重新捕獲算法分析56
• 4.3.2 衛(wèi)星信號丟失重新捕獲程序流程56-57
• 4.4 本章小結(jié)57-58
• 第5章 機載衛(wèi)星天線伺服系統(tǒng)控制算法及程序跟蹤研究58-73
• 5.1 伺服控制系統(tǒng)建模58-62
• 5.1.1 電機和驅(qū)動器的建模58-59
• 5.1.2 模型參數(shù)的計算59-60
• 5.1.3 被控對象模型60-61
• 5.1.4 伺服控制系統(tǒng)的整體模型61-62
• 5.2 控制算法研究62-67
• 5.2.1 經(jīng)典PID控制算法62-63
• 5.2.2 非線性PID控制算法63-65
• 5.2.3 前饋控制算法65-67
• 5.3 系統(tǒng)仿真驗證67-71
• 5.3.1 參數(shù)調(diào)試67
• 5.3.2 階躍響應(yīng)67-68
• 5.3.3 大擾動下的對星偏差68-71
• 5.4 程序跟蹤策略71-72
• 5.5 本章小結(jié)72-73
• 結(jié)論73-75
• 參考文獻75-77
• 攻讀學位期間發(fā)表論文與研究成果清單77-78
• 致謝78

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王爵騏;葉云裳;李芙蓉;;衛(wèi)星天線考察印象記[J];國外空間動態(tài);1980年03期

2 ;2米極軸式衛(wèi)星天線[J];航天技術(shù)與民品;1998年07期

3 李洲洋;陳國定;王三民;肖勇;;大型可展開衛(wèi)星天線的展開過程仿真研究[J];機械設(shè)計與制造;2006年07期

4 黃昱;;衛(wèi)星天線的建設(shè)與維護[J];國外建材科技;2006年04期

5 趙文龍;;舊衛(wèi)星天線的翻新和保養(yǎng)[J];家電檢修技術(shù);2006年05期

6 曉明;;夏日衛(wèi)星天線的安全使用[J];民防苑;2007年04期

7 文斌;靳英衛(wèi);閆英敏;;船載衛(wèi)星天線方位角控制方法研究[J];新技術(shù)新工藝;2011年12期

8 陳德權(quán);;淺析便攜式消防衛(wèi)星天線對星策略[J];中國西部科技;2012年12期

9 劉殿文;;衛(wèi)星展開天線的現(xiàn)狀和動向[J];國外空間動態(tài);1987年11期

10 周述鋒;應(yīng)用新工藝制造成功通信衛(wèi)星天線[J];宇航材料工藝;1989年06期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 向軍;;如何選擇動中通衛(wèi)星天線[A];2009中國衛(wèi)星應(yīng)用大會會議文集[C];2009年

2 ;單項和雙向動中通衛(wèi)星天線的技術(shù)與市場(英文)[A];2008中國衛(wèi)星應(yīng)用大會會議文集[C];2008年

3 孟祥合;;衛(wèi)星天線跟蹤系統(tǒng)改造[A];2007第二屆全國廣播電視技術(shù)論文集2（下）[C];2007年

4 羅亞軍;徐明龍;張希農(nóng);;環(huán)形衛(wèi)星天線試驗結(jié)構(gòu)的設(shè)計與分析[A];中國力學大會——2013論文摘要集[C];2013年

5 杜云飛;李長江;廖瑛;馮向軍;;某衛(wèi)星天線雙軸定位機構(gòu)建模、控制與仿真研究[A];'2003系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用學術(shù)交流會論文集[C];2003年

6 潘兵;謝惠民;楊林華;;三維數(shù)字圖像相關(guān)方法在衛(wèi)星天線表面測量上的應(yīng)用[A];慶祝中國力學學會成立50周年暨中國力學學會學術(shù)大會’2007論文摘要集（下）[C];2007年

7 王建宅;米宏偉;;1.2米車載站衛(wèi)星天線的機構(gòu)設(shè)計[A];2008年電子機械與微波結(jié)構(gòu)工藝學術(shù)會議論文集[C];2008年

8 ;電子五十四所移動衛(wèi)星天線簡介[A];衛(wèi)星移動通信研討會資料匯編[C];2004年

9 李福林;;衛(wèi)星天線用8011鋁合金帶材生產(chǎn)工藝研究[A];全國第十三屆輕合金加工學術(shù)交流會論文集[C];2005年

10 陳敏;;SMC衛(wèi)星天線及其在電視廣播與通信領(lǐng)域中的應(yīng)用[A];第十四屆玻璃鋼/復合材料學術(shù)年會論文集[C];2001年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 Puffsound;衛(wèi)星天線波導管中的怪物[N];電子報;2007年

2 廣西 梁梧;衛(wèi)星天線焦點的確定[N];電子報;2008年

3 山東 崔玉山;衛(wèi)星天線的快速定位[N];電子報;2007年

4 彰無忌;個人私裝衛(wèi)星天線問題應(yīng)引起重視[N];人民政協(xié)報;2007年

5 本報記者　 王海 實習生 盧勇剛 魏強;違法衛(wèi)星天線“鍋”里炒啥菜？[N];市場報;2006年

6 記者 甘豐錄;浙江中星推出船載衛(wèi)星天線新品[N];中國船舶報;2011年

7 江蘇 方錦志;室外衛(wèi)星天線防護一法[N];電子報;2004年

8 本報記者 馬金　見習記者 湯文慧;“30條新政條條都能讓我們得實惠”[N];南京日報;2010年

9 安徽 李必虎;衛(wèi)星天線的保養(yǎng)[N];電子報;2000年

10 鄒勇;衛(wèi)星天線之太陽校正法[N];電子報;2009年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 吳鵬;船用衛(wèi)星天線姿態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學;2012年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 范強;機載衛(wèi)星天線自動跟蹤系統(tǒng)控制技術(shù)研究[D];北京理工大學;2016年

2 李曉紅;基于單片機的衛(wèi)星天線自動定位控制系統(tǒng)開發(fā)與研究[D];華東師范大學;2008年

3 肖勇;環(huán)形可展開大型衛(wèi)星天線結(jié)構(gòu)設(shè)計與研究[D];西北工業(yè)大學;2001年

4 劉世海;可展開衛(wèi)星天線展開結(jié)構(gòu)可視化輔助概念設(shè)計軟件原型[D];西安電子科技大學;2005年

5 張世生;數(shù)字衛(wèi)星天線自適應(yīng)控制器的研制[D];山東師范大學;2006年

6 吳新錄;衛(wèi)星天線展開裝置在軌熱穩(wěn)定性分析[D];吉林大學;2008年

7 朱友良;便攜式衛(wèi)星天線測試儀的研究[D];山東師范大學;2000年

8 許美慧;衛(wèi)星天線自適應(yīng)控制系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)[D];山東師范大學;2004年

9 陳序;移動衛(wèi)星天線穩(wěn)定跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計及工程實現(xiàn)[D];南京理工大學;2007年

10 邵麗;“動中通”衛(wèi)星天線的饋源系統(tǒng)設(shè)計[D];西安電子科技大學;2012年

，

本文編號：594743