本文關(guān)鍵詞：空間衛(wèi)星激光通信精瞄微定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：APT技術(shù)是中繼衛(wèi)星間鏈路技術(shù)中最核心的技術(shù)之一,分為捕獲,瞄準(zhǔn),跟蹤三個(gè)部分。在這個(gè)方面我國和國外比存在著很大的差距,這個(gè)差距是由于我國開始研究激光鏈路技術(shù)比較遲,很多研究還都處于低水平的仿真仿真驗(yàn)證或者是一些關(guān)鍵技術(shù)的驗(yàn)證,同時(shí)也包括一些方法上的研究。而精瞄技術(shù)在瞄準(zhǔn)和跟蹤方面起到至關(guān)重要的作用,精瞄技術(shù)水平的高低是直接關(guān)系到星間鏈路穩(wěn)定的好壞以及通信能否正常的關(guān)鍵,現(xiàn)在不論是國外還是國內(nèi)都有大量的學(xué)者都在努力研究精瞄技術(shù),因此對(duì)精瞄技術(shù)進(jìn)行深入的研究非常有必要。精瞄微定位系統(tǒng)屬于高精密高頻響系統(tǒng),需要有很高的精確度以及很高的控制頻率和響應(yīng)速度。本文通過對(duì)精瞄偏轉(zhuǎn)鏡(FSM)及其功能進(jìn)行詳細(xì)介紹,闡述其在APT系統(tǒng)中的工作過程。在此基礎(chǔ)上,文章對(duì)精瞄微定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹,精瞄微定位系統(tǒng)包括上位機(jī),硬件電路,軟件程序,精瞄偏轉(zhuǎn)鏡。精瞄微定位系統(tǒng)上位機(jī)是用LABVIEW軟件設(shè)計(jì),硬件電路設(shè)計(jì)部分重點(diǎn)對(duì)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)模塊和位置檢測(cè)模塊進(jìn)行了介紹,壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)模塊的好壞直接關(guān)系到壓電陶瓷能否正常工作以及快速充放電,位置檢測(cè)模塊的功能是檢測(cè)從壓電陶瓷內(nèi)電阻式應(yīng)變片組成的差動(dòng)電橋電路反饋回的微弱電壓信號(hào)。文章將對(duì)精瞄偏轉(zhuǎn)鏡的結(jié)構(gòu),工作原理進(jìn)行細(xì)致的講解,并計(jì)算壓電陶瓷的工作諧振頻率,為后面的控制做準(zhǔn)備。對(duì)于壓電陶瓷的遲滯,蠕變和受溫度影響大等非線性特性,本文對(duì)壓電陶瓷的遲滯曲線進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模,通過擬合遲滯曲線的方式建立起了模型,并通過壓電陶瓷的模型預(yù)測(cè)作為控制系統(tǒng)的前饋控制,以此來消除遲滯非線性帶來的誤差,同時(shí)也對(duì)蠕變特性進(jìn)行了建模。然后本文對(duì)精瞄微定位系統(tǒng)的控制算法進(jìn)行詳細(xì)的描述,通過比較一般的控制算法包括簡單閉環(huán)控制和PID控制,提出了一種基于壓電陶瓷模型預(yù)測(cè)前饋的分段變速積分增量式PID控制算法。文章最后通過建立MATLAB模型仿真和采用實(shí)物驗(yàn)證的方式共同驗(yàn)證了本文提出的基于壓電陶瓷模型預(yù)測(cè)前饋的分段變速積分增量式PID控制算法在控制由壓電陶瓷制動(dòng)器驅(qū)動(dòng)FSM方面的優(yōu)越性。精瞄技術(shù)是星間鏈路通信技術(shù)的核心技術(shù)之一,對(duì)星間鏈路的控制精度和控制帶寬有著決定性的影響,精瞄微定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)最核心的技術(shù)包括壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)模塊和位置檢測(cè)模塊電路的設(shè)計(jì),其次壓電陶瓷執(zhí)行器的數(shù)學(xué)建模的模型精度也是影響控制速度的主要因素,研究一種適合壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的精瞄偏轉(zhuǎn)鏡的控制算法能夠有效提高其控制精度。
【關(guān)鍵詞】：精瞄微定位系統(tǒng) APT 壓電陶瓷 數(shù)學(xué)建模 控制算法
【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
【分類號(hào)】：TN927.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-13
• 1.1 課題來源及研究的背景和意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析10-12
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 論文組織結(jié)構(gòu)12-13
• 第2章 精瞄微定位系統(tǒng)簡介13-18
• 2.1 精瞄偏轉(zhuǎn)鏡簡介13-15
• 2.2 精瞄微定位系統(tǒng)在APT系統(tǒng)中的工作過程15-17
• 2.3 本章小結(jié)17-18
• 第3章 精瞄微定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)18-39
• 3.1 精瞄微定位控制系統(tǒng)簡介18
• 3.2 精瞄微定位系統(tǒng)上位機(jī)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)18-24
• 3.3 硬件電路設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)24-36
• 3.3.1 硬件電路設(shè)計(jì)24-28
• 3.3.2 微定位檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)28-30
• 3.3.3 壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)30-31
• 3.3.4 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)31-32
• 3.3.5 驅(qū)動(dòng)電路輸出線性度和分辨率32-36
• 3.4 EMC設(shè)計(jì)36-38
• 3.5 精瞄電路板實(shí)物圖38
• 3.6 本章小結(jié)38-39
• 第4章 精瞄微定位系統(tǒng)的研究39-56
• 4.1 精瞄微定位系統(tǒng)的工作原理39
• 4.2 精瞄偏轉(zhuǎn)鏡的研究39-43
• 4.2.1 精瞄偏轉(zhuǎn)鏡的結(jié)構(gòu)40-41
• 4.2.2 精瞄偏轉(zhuǎn)鏡的工作方式41-42
• 4.2.3 精瞄偏轉(zhuǎn)鏡的工作頻率42-43
• 4.3 精瞄微定位系統(tǒng)的控制方案43-44
• 4.4 壓電陶瓷的非線性分析及數(shù)學(xué)建模44-51
• 4.4.1 壓電陶瓷的非線性分析44-46
• 4.4.2 壓電陶瓷遲滯特性的建模46-50
• 4.4.3 壓電陶瓷蠕變特性的建模50-51
• 4.5 精瞄微定位系統(tǒng)控制算法的研究51-55
• 4.5.1 數(shù)字PID控制算法51-52
• 4.5.2 基于壓電陶瓷模型預(yù)測(cè)前饋的分段變速積分增量式PID控制52-55
• 4.6 本章小結(jié)55-56
• 第5章 精瞄微定位系統(tǒng)仿真與實(shí)物驗(yàn)證56-59
• 5.1 MATLAB仿真56-57
• 5.2 LABVIEW實(shí)時(shí)顯示驗(yàn)證57-58
• 5.3 本章小結(jié)58-59
• 結(jié)論59-61
• 參考文獻(xiàn)61-65
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果65-67
• 致謝67

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 許秀;黃金華;;新型連續(xù)變速積分控制算法研究及應(yīng)用[J];工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置;2006年06期

2 倪飛,鄧興成,李賢;空間光通信ATP系統(tǒng)中光信號(hào)處理技術(shù)研究[J];激光雜志;2000年04期

3 于靖軍,宗光華,畢樹生,趙瑋;納米級(jí)精度柔性機(jī)器人的設(shè)計(jì)方法及實(shí)現(xiàn)研究[J];中國機(jī)械工程;2002年18期

  本文關(guān)鍵詞：空間衛(wèi)星激光通信精瞄微定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：382343