本文關(guān)鍵詞：基于嵌入式的恒拉力系統(tǒng)研究

  更多相關(guān)文章： 低重力模擬 控制器設(shè)計(jì) 嵌入式控制器

【摘要】：在當(dāng)今中國(guó),深空探測(cè)技術(shù)的發(fā)展在不斷的深入,會(huì)有越來(lái)越多的航天器被送入太空或送入星球,航天器也會(huì)從以姿態(tài)較少的衛(wèi)星為主轉(zhuǎn)向各種靈活的便于實(shí)現(xiàn)諸多功能的登錄或作業(yè)機(jī)器為主。在這之中如果能有一套模擬機(jī)構(gòu)在陸地上通過(guò)模擬外太空的重力環(huán)境來(lái)評(píng)價(jià)航天器的動(dòng)力學(xué)性能顯得尤為重要。通常的做法是使用一套低重力模擬裝置來(lái)模擬低重力環(huán)境。而吊索式低重力模擬器由于不限制航天器大小,模擬時(shí)間任意,可滿(mǎn)足動(dòng)態(tài)性能等優(yōu)點(diǎn)可以勝任測(cè)試航天器動(dòng)態(tài)性能的任務(wù)。在整個(gè)吊索式低重力模擬器中,吊索是與航天器直接相連的,它直接提供豎直方向的拉力,它在豎直方向的跟隨顯得尤為重要。本課題依托于航天院所項(xiàng)目,旨在為整個(gè)低重力模擬系統(tǒng)提供一套既能提供恒拉力,又能抵消航天器豎直方向移動(dòng)的一套系統(tǒng)。與航天器相連的吊索部分是由力矩電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的。這樣對(duì)電機(jī)的控制顯得尤為重要。本論文對(duì)于控制器設(shè)計(jì)方面解決的問(wèn)題主要有兩個(gè)方面:其一是系統(tǒng)的建模,能否運(yùn)用物理學(xué)等效建立起與實(shí)際系統(tǒng)相近并且方便進(jìn)行控制器設(shè)計(jì)的模型是至關(guān)重要的,對(duì)于系統(tǒng)中鋼絲繩部件,分別采用了剛性等效,彈性等效,微元等效法建立模型來(lái)近似實(shí)際系統(tǒng);其二是控制器設(shè)計(jì),在模型建立的基礎(chǔ)上,進(jìn)行控制器設(shè)計(jì),由于該控制器會(huì)在嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn),所以對(duì)于控制器設(shè)計(jì)的要求是階數(shù)盡量低并且滿(mǎn)足給定指標(biāo)要求。本論文采用頻域法針對(duì)模型二和模型三進(jìn)行控制并使其能滿(mǎn)足給定指標(biāo)。在工程實(shí)現(xiàn)方面,傳統(tǒng)的控制器實(shí)現(xiàn)方案是工控機(jī)加板卡。這種實(shí)現(xiàn)方案由于用戶(hù)界面良好,實(shí)時(shí)性好,開(kāi)發(fā)方便等優(yōu)點(diǎn)一直很受工程領(lǐng)域的青睞。但它也存在一些缺陷。包括程序后門(mén)造成的保密性方面的考量,系統(tǒng)體積過(guò)大,不便移動(dòng),可擴(kuò)展性受控于板卡種類(lèi)等。本課題將做出一套全新的嵌入式控制器,該控制器采用強(qiáng)大的處理芯片,從而使其具有強(qiáng)大的運(yùn)算能力與運(yùn)算速度;板子構(gòu)造采用子板插底板的方式,不同PCB電路板之間功能耦合做到最低,利于板子的擴(kuò)展。此外,該項(xiàng)目板將加入多種輸入輸出接口,包括CAN,AD/DA,數(shù)字IO,profibus,以太網(wǎng),串口等接口,這樣就保證了該控制板的通用性。
【關(guān)鍵詞】：低重力模擬 控制器設(shè)計(jì) 嵌入式控制器
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：V416.8
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 課題的研究背景及意義9-11
• 1.1.1 課題的研究背景9
• 1.1.2 課題的意義9-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外低重力模擬裝置的發(fā)展和現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 國(guó)外關(guān)于低重力模擬裝置的發(fā)展現(xiàn)狀11-14
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)關(guān)于低重力模擬裝置的發(fā)展現(xiàn)狀14-16
• 1.3 本論文的主要研究?jī)?nèi)容16-17
• 第2章 恒拉力系統(tǒng)的機(jī)理及數(shù)學(xué)建模17-40
• 2.1 吊索式低重力模擬器的介紹17-18
• 2.1.1 吊索式低重力模擬器的實(shí)現(xiàn)原理17-18
• 2.1.2 恒拉力系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案18
• 2.2 數(shù)學(xué)模型的建立18-39
• 2.2.1 參數(shù)的選取19-21
• 2.2.2 剛性鋼絲繩低重力模型的建立與仿真分析21-25
• 2.2.3 彈性鋼絲繩低重力模型的建立與仿真分析25-30
• 2.2.4 鋼絲繩微元低重力模型的建立與仿真分析30-39
• 2.3 本章小結(jié)39-40
• 第3章 恒拉力系統(tǒng)的算法與仿真40-53
• 3.1 引言40
• 3.2 低階模型控制器設(shè)計(jì)與抗干擾性分析40-48
• 3.2.1 低階模型控制器設(shè)計(jì)40-44
• 3.2.2 對(duì)于系統(tǒng)抗干擾性的分析44-48
• 3.3 高階模型控制器設(shè)計(jì)與抗干擾性分析48-51
• 3.3.1 高階模型控制器設(shè)計(jì)48-50
• 3.3.2 高階系統(tǒng)抗干擾性分析50-51
• 3.4 本章小節(jié)51-53
• 第4章 嵌入式部分設(shè)計(jì)53-73
• 4.1 設(shè)計(jì)要求53
• 4.2 方案總體設(shè)計(jì)53-59
• 4.2.1 芯片型號(hào)的選擇54-55
• 4.2.2 具體電路的原理設(shè)計(jì)55-59
• 4.3 PCB板的設(shè)計(jì)與繪制59-68
• 4.3.1 底板PCB板的設(shè)計(jì)與繪制59-65
• 4.3.2 FPGA底板的設(shè)計(jì)65-68
• 4.4 實(shí)際做出的課題板68-70
• 4.5 控制算法在嵌入式控制器上的實(shí)現(xiàn)70-72
• 4.5.1 初始化流程70-71
• 4.5.2 主定時(shí)器流程71-72
• 4.6 本章小節(jié)72-73
• 結(jié)論73-74
• 參考文獻(xiàn)74-78
• 致謝78

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 王禮恒;;我國(guó)航天的成就與發(fā)展[J];中國(guó)工程科學(xué);2008年12期

，

本文編號(hào)：841046