本文關(guān)鍵詞：水上寬帶伺服控制系統(tǒng)平臺(tái)設(shè)計(jì)

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【摘要】：移動(dòng)衛(wèi)星通信(“動(dòng)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(yùn)動(dòng)對(duì)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(dòng)中通”系統(tǒng)設(shè)計(jì),重點(diǎn)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(jìn)行系統(tǒng)整體設(shè)計(jì),根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)和技術(shù)指標(biāo)提出基于三軸自主跟蹤平臺(tái)的設(shè)計(jì),并對(duì)主要核心器件進(jìn)行選型。2、對(duì)整個(gè)硬件系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì),硬件電路的控制核心芯片采用STM32F407。采用模塊化設(shè)計(jì)的理念來設(shè)計(jì)硬件電路,將整個(gè)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(jī)驅(qū)動(dòng)模塊以及信號(hào)接收模塊等幾部分。針對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行詳細(xì)分析,以及對(duì)主要元件進(jìn)行選型并設(shè)計(jì)相應(yīng)電路,給出了最終的電路設(shè)計(jì)原理圖。3、系統(tǒng)采用三軸結(jié)構(gòu)并詳細(xì)設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的三軸控制策略,對(duì)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(jì)方位控制系統(tǒng)。4、分析系統(tǒng)中陀螺的信號(hào)特性,采用遞推最小二乘多項(xiàng)式擬合算法和卡爾曼濾波算法對(duì)陀螺儀輸出信號(hào)進(jìn)行濾波,分析比較兩種方法的實(shí)際濾波效果,遞推最小二乘多項(xiàng)式擬合算法更加適合應(yīng)用于本系統(tǒng),最終根據(jù)實(shí)際測量結(jié)果給出了濾波處理后的陀螺信號(hào)。5、利用模塊化的思想來編寫軟件,將本設(shè)計(jì)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(duì)系統(tǒng)的初始對(duì)星模塊和穩(wěn)定跟蹤模塊進(jìn)行詳細(xì)介紹,給出了相應(yīng)模塊的流程圖。6、對(duì)天線進(jìn)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(dòng)通過三軸搖擺臺(tái)來模擬,然后對(duì)天線系統(tǒng)進(jìn)行單軸靜動(dòng)態(tài)調(diào)試和三軸動(dòng)態(tài)調(diào)試,測出了本系統(tǒng)的實(shí)際跟蹤精度,從測試結(jié)果中可看出本設(shè)計(jì)基本實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)。最后對(duì)本設(shè)計(jì)研究成果和不足之處進(jìn)行了總結(jié)以及對(duì)下一步研究工作進(jìn)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(dòng)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(xué)位授予單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN927.23
【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(jì)13-23
• 2.1 系統(tǒng)組成13-14
• 2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)和性能指標(biāo)組成14
• 2.3 系統(tǒng)機(jī)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(jì)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(shí)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(jī)驅(qū)動(dòng)模塊30-32
• 3.4.1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片選型30
• 3.4.2 電路設(shè)計(jì)30-32
• 3.5 信號(hào)接收模塊32-34
• 3.5.1 航姿信號(hào)33
• 3.5.2 GPS信號(hào)33-34
• 3.5.3 AGC信號(hào)34
• 3.5.4 編碼器信號(hào)34
• 3.6 本章小結(jié)34-35
• 4 控制結(jié)構(gòu)及陀螺信號(hào)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(hào)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(duì)陀螺儀信號(hào)進(jìn)行軟件濾波43-45
• 4.3.5 陀螺濾波實(shí)驗(yàn)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(jì)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(duì)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(duì)星模塊50-53
• 5.4.3 系統(tǒng)精對(duì)準(zhǔn)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(dòng)態(tài)調(diào)試結(jié)果61-62
• 6.2.1 橫滾動(dòng)態(tài)調(diào)試61
• 6.2.2 俯仰動(dòng)態(tài)調(diào)試61-62
• 6.2.3 方位動(dòng)態(tài)調(diào)試62
• 6.3 三軸動(dòng)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(jìn)一步工作展望65-68
• 參考文獻(xiàn)68-70
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文70-71
• 致謝71-74
• 附錄74-75

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 馬納吉;;實(shí)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(dòng)控制系統(tǒng)[J];自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用;2005年06期

中國碩士學(xué)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(jì)與工程實(shí)現(xiàn)[D];南京理工大學(xué);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(jì)[D];大連海事大學(xué);2012年

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

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本文編號(hào)：801768