本文關(guān)鍵詞：傘載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與歸航控制方法的研究

  更多相關(guān)文章： 翼傘空投 數(shù)據(jù)采集 數(shù)據(jù)通信 PID控制 遺傳算法

【摘要】：近年來,翼傘在救災(zāi)物資投放、作戰(zhàn)補(bǔ)給和航天器回收方面顯示出強(qiáng)大的優(yōu)越性。翼傘空投系統(tǒng)受到廣泛研究。但由于翼傘空投數(shù)據(jù)有限,難以滿足理論研究與應(yīng)用的需求,因此本課題提出了研發(fā)傘載數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)的構(gòu)思,采集翼傘降落過程中翼傘狀態(tài)數(shù)據(jù)和大氣參數(shù),并對(duì)翼傘歸航進(jìn)行自主控制,并應(yīng)用于工程實(shí)踐。本文首先研究了傘載數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng),設(shè)計(jì)了翼傘空投系統(tǒng)的總體架構(gòu),分析了翼傘空投系統(tǒng)的組成模塊。在具體應(yīng)用背景下,詳細(xì)分析了傘載數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)的硬件平臺(tái)和傳感器選型,并詳細(xì)介紹了操作系統(tǒng)的選型、裁剪和安全性。同時(shí)為硬件模塊設(shè)計(jì)了傘載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)核心電氣腔體和假人外殼結(jié)構(gòu),使設(shè)備集成于一體,提高了設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性。其次設(shè)計(jì)了傘載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件架構(gòu),實(shí)現(xiàn)了各傳感器數(shù)據(jù)采集模塊,包括航姿參考系統(tǒng)、GPS模塊、單軸加速度、數(shù)據(jù)采集卡模塊、氣壓傳感器模塊;設(shè)計(jì)了合理的數(shù)據(jù)傳輸幀格式,采用霍夫曼編碼的壓縮方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮,減少了數(shù)據(jù)發(fā)送量,提高了數(shù)據(jù)收發(fā)速度和傘載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性;設(shè)計(jì)了傘載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與地面站的通信協(xié)議,確保了通信的實(shí)時(shí)性和可靠性。隨后研究了翼傘歸航控制方法。依據(jù)項(xiàng)目實(shí)際需求,采用PID控制作為翼傘歸航控制方法;分析了PID控制的基本原理和控制器參數(shù)對(duì)PID控制性能的影響;由于PID參數(shù)的工程整定方法復(fù)雜且精度不高,本文采用遺傳算法整定PID參數(shù);對(duì)遺傳算法的選擇、交叉、變異算子進(jìn)行改進(jìn),將改進(jìn)的遺傳算法用于PID參數(shù)優(yōu)化,取得了較好的效果。最后本文對(duì)傘載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)核心電氣腔體進(jìn)行室外投放試驗(yàn),通過對(duì)腔體內(nèi)外加速度值的采集及分析,驗(yàn)證了核心腔體外部減震層起到了良好的減震效果。
【關(guān)鍵詞】：翼傘空投 數(shù)據(jù)采集 數(shù)據(jù)通信 PID控制 遺傳算法
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V249;TP274.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 注釋表11-12
• 第一章 緒論12-18
• 1.1 課題研究背景及意義12
• 1.2 翼傘結(jié)構(gòu)及應(yīng)用12-14
• 1.3 國(guó)內(nèi)外空投系統(tǒng)研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)概述15-16
• 1.5 翼傘航跡規(guī)劃與歸航控制方法概述16
• 1.6 本文研究?jī)?nèi)容與章節(jié)安排16-18
• 第二章 傘載數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)18-44
• 2.1 翼傘空投系統(tǒng)總體架構(gòu)18-19
• 2.2 傘載數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)軟硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)19-39
• 2.2.1 硬件模塊選擇與設(shè)計(jì)19-37
• 2.2.2 軟件平臺(tái)37-39
• 2.3 傘載系統(tǒng)封裝外殼設(shè)計(jì)39-43
• 2.3.1 傘載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)核心電氣腔體設(shè)計(jì)39-40
• 2.3.2 傘載系統(tǒng)假人外殼設(shè)計(jì)40-42
• 2.3.3 傘載系統(tǒng)外套設(shè)計(jì)42-43
• 2.4 本章小結(jié)43-44
• 第三章 傘載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)44-64
• 3.1 傘載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件架構(gòu)44-45
• 3.2 傘載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件分模塊設(shè)計(jì)45-63
• 3.2.1 航姿參考系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集模塊實(shí)現(xiàn)45-48
• 3.2.2 GPS數(shù)據(jù)采集模塊實(shí)現(xiàn)48-49
• 3.2.3 單軸加速度數(shù)據(jù)采集模塊實(shí)現(xiàn)49-50
• 3.2.4 數(shù)據(jù)采集卡模塊實(shí)現(xiàn)50-53
• 3.2.5 氣壓數(shù)據(jù)采集模塊實(shí)現(xiàn)53-57
• 3.2.6 幀格式57-60
• 3.2.7 數(shù)據(jù)壓縮60-61
• 3.2.8 通信協(xié)議61-63
• 3.3 本章小結(jié)63-64
• 第四章 翼傘歸航控制方法的研究64-87
• 4.1 翼傘歸航方案及控制方法綜述64-65
• 4.1.1 翼傘歸航方案介紹64-65
• 4.1.2 翼傘歸航控制方法介紹65
• 4.2 PID控制原理65-72
• 4.2.1 PID控制器的結(jié)構(gòu)65-66
• 4.2.2 控制器參數(shù)對(duì)PID控制性能的影響66-67
• 4.2.3 數(shù)字PID控制器67-72
• 4.3 遺傳算法原理72-75
• 4.3.1 遺傳算法搜索過程72-73
• 4.3.2 遺傳算法實(shí)現(xiàn)技術(shù)73-75
• 4.4 遺傳算法的改進(jìn)75-77
• 4.4.1 選擇算子的改進(jìn)76
• 4.4.2 交叉算子的改進(jìn)76
• 4.4.3 變異算子的改進(jìn)76-77
• 4.5 改進(jìn)遺傳算法優(yōu)化PID參數(shù)77-86
• 4.5.1 改進(jìn)遺傳算法搜索函數(shù)最值77-82
• 4.5.2 改進(jìn)遺傳算法優(yōu)化PID控制器參數(shù)82-86
• 4.6 本章小結(jié)86-87
• 第五章 傘載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)及分析87-90
• 5.1 傘載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)封裝外殼實(shí)物87-88
• 5.2 穩(wěn)定性及抗沖擊性測(cè)試88-89
• 5.3 數(shù)據(jù)壓縮測(cè)試89
• 5.4 通信測(cè)試89
• 5.5 本章小結(jié)89-90
• 第六章 總結(jié)與展望90-92
• 6.1 本文主要工作總結(jié)90
• 6.2 本文工作展望90-92
• 參考文獻(xiàn)92-95
• 致謝95-96
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文96

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：780732