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

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【摘要】：機(jī)載衛(wèi)星通信作為“動(dòng)中通”的一種方式,其關(guān)鍵技術(shù)是在飛機(jī)飛行過(guò)程中,通過(guò)伺服控制系統(tǒng)隔離由于機(jī)體運(yùn)動(dòng)帶來(lái)的外部擾動(dòng),使天線始終跟蹤目標(biāo)衛(wèi)星,從而實(shí)現(xiàn)飛行中連續(xù)、穩(wěn)定的衛(wèi)星通信。本文對(duì)機(jī)載衛(wèi)星天線自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)控制技術(shù)進(jìn)行了研究,探討了系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。首先根據(jù)運(yùn)行需求和性能指標(biāo),設(shè)計(jì)了機(jī)載衛(wèi)星天線自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu),簡(jiǎn)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(jī)載慣導(dǎo)+角度傳感器+衛(wèi)星信標(biāo)和載波AGC跟蹤的方位-俯仰-極化三軸捷聯(lián)式穩(wěn)定平臺(tái);并結(jié)合所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)方案,完成了伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、機(jī)載慣導(dǎo)系統(tǒng)、角度傳感器和信標(biāo)接收機(jī)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(jì)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(gè)部分的通信和控制。再而針對(duì)本系統(tǒng),提出了連續(xù)十字形掃描和變步長(zhǎng)十字形掃描兩種初始尋星策略;結(jié)合機(jī)載系統(tǒng)的特性,提出了程序單跟蹤和程序步進(jìn)復(fù)合跟蹤相互切換的自動(dòng)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(duì)飛機(jī)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(dòng)器、直流無(wú)刷電機(jī)、減速器和天線轉(zhuǎn)臺(tái)的被控對(duì)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(fù)合控制算法,通過(guò)MATLAB仿真,比較了兩種控制算法的時(shí)域特性和抗干擾能力;并根據(jù)這兩種算法進(jìn)行了程序跟蹤流程的設(shè)計(jì),保證了天線的跟蹤速度和跟蹤精度。
【關(guān)鍵詞】：機(jī)載衛(wèi)星天線 捷聯(lián)式穩(wěn)定平臺(tái) 伺服控制器 自動(dòng)跟蹤 前饋-非線性PID
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：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(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)11-13
• 1.2.1 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 發(fā)展趨勢(shì)13
• 1.3 課題研究的主要內(nèi)容13-15
• 第2章 機(jī)載衛(wèi)星天線控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)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(jī)械結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定平臺(tái)17-18
• 2.3 控制系統(tǒng)性能指標(biāo)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(dòng)機(jī)構(gòu)19-22
• 2.4.2 GPS慣導(dǎo)系統(tǒng)22-23
• 2.4.3 角度傳感器23-24
• 2.4.4 信標(biāo)接收機(jī)24-25
• 2.5 本章小結(jié)25-26
• 第3章 機(jī)載衛(wèi)星天線伺服系統(tǒng)控制器設(shè)計(jì)26-47
• 3.1 控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)26-31
• 3.1.1 電源電路設(shè)計(jì)27-28
• 3.1.2 電源抗干擾電路設(shè)計(jì)28
• 3.1.3 晶振電路設(shè)計(jì)28
• 3.1.4 JTAG電路設(shè)計(jì)28-29
• 3.1.5 復(fù)位電路設(shè)計(jì)29
• 3.1.6 CAN總線接口電路設(shè)計(jì)29-30
• 3.1.7 EEPROM模塊電路設(shè)計(jì)30-31
• 3.2 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)31-35
• 3.2.1 軟件開發(fā)環(huán)境簡(jiǎn)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(jì)33-34
• 3.2.5 伺服控制器軟件總體設(shè)計(jì)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(jì)44-46
• 3.5 本章小結(jié)46-47
• 第4章 機(jī)載衛(wèi)星天線控制系統(tǒng)尋星及自動(dòng)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(zhǔn)信號(hào)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(dòng)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(dòng)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(hào)丟失重新捕獲算法分析56
• 4.3.2 衛(wèi)星信號(hào)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(jī)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(jī)和驅(qū)動(dòng)器的建模58-59
• 5.1.2 模型參數(shù)的計(jì)算59-60
• 5.1.3 被控對(duì)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(yàn)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(dòng)下的對(duì)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(xiàn)75-77
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單77-78
• 致謝78

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