本文關(guān)鍵詞：水上寬帶伺服控制系統(tǒng)平臺設(shè)計

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【摘要】：移動衛(wèi)星通信(“動中通”)技術(shù)擁有巨大的發(fā)展空間和應(yīng)用潛力,其核心技術(shù)是隔離載體的運動對天線的指向干擾,保證天線始終穩(wěn)定跟蹤指向衛(wèi)星。本文主要介紹海上漁船的“動中通”系統(tǒng)設(shè)計,重點研究其跟蹤與穩(wěn)定控制技術(shù),在本次研發(fā)過程中完成了以下工作：1、進行系統(tǒng)整體設(shè)計,根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計目標和技術(shù)指標提出基于三軸自主跟蹤平臺的設(shè)計,并對主要核心器件進行選型。2、對整個硬件系統(tǒng)進行設(shè)計,硬件電路的控制核心芯片采用STM32F407。采用模塊化設(shè)計的理念來設(shè)計硬件電路,將整個硬件電路按照不同的功能劃分為電源模塊、控制核心模塊、電機驅(qū)動模塊以及信號接收模塊等幾部分。針對各個模塊進行詳細分析,以及對主要元件進行選型并設(shè)計相應(yīng)電路,給出了最終的電路設(shè)計原理圖。3、系統(tǒng)采用三軸結(jié)構(gòu)并詳細設(shè)計了系統(tǒng)的三軸控制策略,對橫滾和俯仰控制采用了前饋與閉環(huán)反饋相結(jié)合的控制方案,采用閉環(huán)控制策略的方案來設(shè)計方位控制系統(tǒng)。4、分析系統(tǒng)中陀螺的信號特性,采用遞推最小二乘多項式擬合算法和卡爾曼濾波算法對陀螺儀輸出信號進行濾波,分析比較兩種方法的實際濾波效果,遞推最小二乘多項式擬合算法更加適合應(yīng)用于本系統(tǒng),最終根據(jù)實際測量結(jié)果給出了濾波處理后的陀螺信號。5、利用模塊化的思想來編寫軟件,將本設(shè)計的軟件劃分為初始找星模塊和穩(wěn)定跟蹤模塊等幾部分,并對系統(tǒng)的初始對星模塊和穩(wěn)定跟蹤模塊進行詳細介紹,給出了相應(yīng)模塊的流程圖。6、對天線進行穩(wěn)定跟蹤調(diào)試,測試系統(tǒng)的跟蹤性能,船只在海面上受到的擾動通過三軸搖擺臺來模擬,然后對天線系統(tǒng)進行單軸靜動態(tài)調(diào)試和三軸動態(tài)調(diào)試,測出了本系統(tǒng)的實際跟蹤精度,從測試結(jié)果中可看出本設(shè)計基本實現(xiàn)了系統(tǒng)的設(shè)計指標。最后對本設(shè)計研究成果和不足之處進行了總結(jié)以及對下一步研究工作進行了展望,希望在下一階段的系統(tǒng)的性能能夠更加優(yōu)越。
【關(guān)鍵詞】：移動衛(wèi)星通信 穩(wěn)定跟蹤 三軸結(jié)構(gòu) 智能PID控制 遞推最小二乘
【學位授予單位】：西安工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN927.23
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-13
• 1.1 研究背景與研究意義10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀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 論文主要安排12-13
• 2 系統(tǒng)總體設(shè)計13-23
• 2.1 系統(tǒng)組成13-14
• 2.2 系統(tǒng)設(shè)計目標和性能指標組成14
• 2.3 系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)14-15
• 2.4 核心器件選型15-21
• 2.4.1 控制核心芯片15-16
• 2.4.2 傳感器16-20
• 2.4.3 執(zhí)行器20-21
• 2.5 本章小結(jié)21-23
• 3 系統(tǒng)硬件方案設(shè)計23-35
• 3.1 硬件電路框圖23-24
• 3.2 電源模塊模塊24-26
• 3.2.1 +24V電源部分24
• 3.2.2 +5V電源部分24-25
• 3.2.3 +3.3V電源部分25-26
• 3.3 控制核心模塊26-30
• 3.3.1 時鐘接口26-27
• 3.3.2 串行通信接口(USART)27-28
• 3.3.3 串行外圍設(shè)備接口(SPI)28
• 3.3.4 CAN總線通信接口28-29
• 3.3.5 外部中斷接口29-30
• 3.3.6 通用輸入輸出接口30
• 3.4 電機驅(qū)動模塊30-32
• 3.4.1 電機驅(qū)動芯片選型30
• 3.4.2 電路設(shè)計30-32
• 3.5 信號接收模塊32-34
• 3.5.1 航姿信號33
• 3.5.2 GPS信號33-34
• 3.5.3 AGC信號34
• 3.5.4 編碼器信號34
• 3.6 本章小結(jié)34-35
• 4 控制結(jié)構(gòu)及陀螺信號的應(yīng)用35-47
• 4.1 三軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)35
• 4.2 控制策略分析35-39
• 4.2.1 前饋控制策略35-37
• 4.2.2 反饋控制策略37-38
• 4.2.3 前饋與反饋結(jié)合控制策略38-39
• 4.3 陀螺信號分析與處理39-46
• 4.3.1 陀螺儀內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析39
• 4.3.2 陀螺儀溫度漂移測試39-40
• 4.3.3 硬件差分抑制陀螺溫漂40-43
• 4.3.4 對陀螺儀信號進行軟件濾波43-45
• 4.3.5 陀螺濾波實驗結(jié)果分析45-46
• 4.4 本章小結(jié)46-47
• 5 系統(tǒng)軟件設(shè)計47-59
• 5.1 軟件開發(fā)環(huán)境介紹47
• 5.2 系統(tǒng)軟件接口47-48
• 5.3 系統(tǒng)模塊組成48
• 5.4 系統(tǒng)初始對星模塊48-54
• 5.4.1 微處理器MCU初始化模塊48-50
• 5.4.2 系統(tǒng)粗對星模塊50-53
• 5.4.3 系統(tǒng)精對準模塊53-54
• 5.5 系統(tǒng)穩(wěn)定跟蹤模塊54-58
• 5.6 本章小結(jié)58-59
• 6 系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果及分析59-65
• 6.1 靜態(tài)調(diào)試結(jié)果59-61
• 6.1.1 橫滾靜態(tài)調(diào)試59-60
• 6.1.2 俯仰靜態(tài)調(diào)試60
• 6.1.3 方位靜態(tài)調(diào)試60-61
• 6.2 動態(tài)調(diào)試結(jié)果61-62
• 6.2.1 橫滾動態(tài)調(diào)試61
• 6.2.2 俯仰動態(tài)調(diào)試61-62
• 6.2.3 方位動態(tài)調(diào)試62
• 6.3 三軸動態(tài)聯(lián)調(diào)結(jié)果62-64
• 6.4 本章小結(jié)64-65
• 7 總結(jié)與展望65-68
• 7.1 研究成果總結(jié)65
• 7.2 進一步工作展望65-68
• 參考文獻68-70
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文70-71
• 致謝71-74
• 附錄74-75

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 馬納吉;;實施CAN總線通信提高煤礦安全生產(chǎn)[J];煤炭技術(shù);2010年05期

2 王鵬華,李桂茹;煙葉發(fā)酵中溫濕度的自動控制系統(tǒng)[J];自動化技術(shù)與應(yīng)用;2005年06期

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 周華良;車載衛(wèi)星天線穩(wěn)定跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計與工程實現(xiàn)[D];南京理工大學;2005年

2 于明麗;基于STM32和μC/OS-Ⅱ的B類AIS基帶系統(tǒng)的設(shè)計[D];大連海事大學;2012年

3 武少飛;基于ARM的舞臺軸控制器研究與開發(fā)[D];蘭州理工大學;2012年

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本文編號：801768