本文關(guān)鍵詞：移動式大跨度衛(wèi)星通用展開架控制系統(tǒng)研發(fā)

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【摘要】：衛(wèi)星展開架是用來對衛(wèi)星太陽翼或衛(wèi)星天線做地面零重力模擬的設(shè)備�，F(xiàn)有的衛(wèi)星展開架為固定式,體積龐大占據(jù)了較大的衛(wèi)星試驗廠房空間。在使用時,為保證其他試驗的進行通常在衛(wèi)星展開試驗結(jié)束后將展開架拆卸,下一次試驗前將展開架重新安裝。拆卸和安裝展開架會浪費大量的時間,同時也無法保證起關(guān)鍵作用的展開架導(dǎo)軌的直線度、平行度、水平度等指標的一致性。針對以上問題,本人所在課題組研制了移動式大跨度衛(wèi)星通用展開架,本文著重研究了該展開架的控制控制系統(tǒng)。針對移動式大跨度衛(wèi)星通用展開架的機械結(jié)構(gòu)和功能需求,提出了以PLC和SINAMICS S120為核心的控制方案:該展開架的升降定位采用開環(huán)控制,自動調(diào)平采用閉環(huán)控制,其傾角信息作為自動調(diào)平的反饋信號。利用坐標變換原理對展開架的姿態(tài)進行分析,推導(dǎo)出展開架的調(diào)平矩陣,在現(xiàn)有調(diào)平算法的基礎(chǔ)上,提出了適用于該展開架的改進型位置調(diào)平算法。利用Simulink建立了基于矢量控制的PMSM伺服控制系統(tǒng)模型,繼而得到展開架的自動調(diào)平系統(tǒng)模型,并通過Simulink仿真驗證了改進型位置調(diào)平算法的有效性。分別利用STEP7和Starter完成了PLC和SINAMICS S120的硬件組態(tài),建立了基于PROFINET總線、RS485總線及無線工業(yè)以太網(wǎng)的控制系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)。構(gòu)建了基于PROFIdrive協(xié)議的PLC與SINAMICS S120的通信報文,設(shè)計了基于RS485總線的PLC與側(cè)傾傳感器的通信協(xié)議。采用模塊化編程思想編制了PLC程序,利用Wincc flexible完成了上位機的設(shè)計,并實現(xiàn)了上位機對展開架的控制及監(jiān)控功能。在完成控制系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)上制定了基于激光跟蹤儀的展開架性能測試方案,提出了利用激光跟蹤儀測量超長圓導(dǎo)軌水平度的方法。最后對展開架的升降定位精度、手動以及自動調(diào)平精度進行測試,測試結(jié)果表明所設(shè)計的展開架控制系統(tǒng)達到設(shè)計要求。
【關(guān)鍵詞】：展開架 控制系統(tǒng) 自動調(diào)平 PLC
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V448.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-18
• 1.1 課題的來源8
• 1.2 課題研究的背景和意義8-9
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-16
• 1.3.1 地面零重力試驗方法研究現(xiàn)狀9-13
• 1.3.2 懸吊式零重力試驗系統(tǒng)研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述15-16
• 1.4 論文主要研究內(nèi)容16-18
• 第2章 展開架總體方案設(shè)計及控制系統(tǒng)硬件設(shè)計18-28
• 2.1 展開架機械系統(tǒng)組成及工作原理18-21
• 2.1.1 展開架機械系統(tǒng)組成18-19
• 2.1.2 展開架工作原理及主要技術(shù)指標19-21
• 2.2 展開架控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計21-22
• 2.2.1 控制系統(tǒng)需求分析21
• 2.2.2 控制系統(tǒng)工作原理及組成21-22
• 2.3 控制系統(tǒng)硬件選用22-27
• 2.3.1 上位機22-23
• 2.3.2 無線網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備23
• 2.3.3 伺服電機及伺服驅(qū)動器23-25
• 2.3.4 側(cè)傾傳感器25-26
• 2.3.5 PLC控制器及信號模塊26-27
• 2.4 控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)27
• 2.5 本章小結(jié)27-28
• 第3章 軟件架構(gòu)設(shè)計及自動調(diào)平控制算法研究28-42
• 3.1 控制系統(tǒng)軟件架構(gòu)設(shè)計28-29
• 3.2 自動調(diào)平控制算法研究29-34
• 3.2.1 展開架姿態(tài)分析29-32
• 3.2.2 三點調(diào)平策略研究32-34
• 3.3 展開架自動調(diào)平系統(tǒng)設(shè)計與建模34-41
• 3.3.1 自動調(diào)平系統(tǒng)分析34-35
• 3.3.2 伺服系統(tǒng)建模與仿真35-38
• 3.3.3 傳動系統(tǒng)建模38-40
• 3.3.4 自動調(diào)平系統(tǒng)仿真分析40-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 第4章 展開架控制系統(tǒng)軟件實現(xiàn)42-60
• 4.1 編程軟件介紹42
• 4.2 控制系統(tǒng)硬件組態(tài)42-46
• 4.2.1 PLC硬件組態(tài)42-44
• 4.2.2 SINAMICS S120組態(tài)44-46
• 4.3 控制系統(tǒng)通信設(shè)計及實現(xiàn)46-49
• 4.3.1 伺服驅(qū)動器與PLC間通信47-48
• 4.3.2 側(cè)傾傳感器與PLC間通信48-49
• 4.4 PLC程序設(shè)計49-55
• 4.4.1 I/O資源及軟件資源分配49-51
• 4.4.2 主程序設(shè)計51-52
• 4.4.3 子程序設(shè)計52-55
• 4.5 上位機設(shè)計55-59
• 4.5.1 上位機控制界面設(shè)計56-58
• 4.5.2 軟件系統(tǒng)變量設(shè)置58-59
• 4.5.3 軟件系統(tǒng)故障報警管理59
• 4.6 本章小結(jié)59-60
• 第5章 展開架性能測試60-71
• 5.1 展開架性能測試方案60-65
• 5.1.1 測試系統(tǒng)組成60-62
• 5.1.2 基于激光跟蹤儀的展開架性能測試原理62-65
• 5.2 測試結(jié)果分析65-70
• 5.2.1 展開架定位精度分析65-66
• 5.2.2 展開架調(diào)平精度分析66-70
• 5.3 本章小結(jié)70-71
• 結(jié)論71-72
• 參考文獻72-76
• 致謝76

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