机载微波辐射计扫描伺服装置研究与设计

发布时间：2020-08-07 07:02

【摘要】：微波遥感技术与我们每个人的生活息息相关,在航空航天、气象预报、环境监测等多个领域都具有广泛应用,是一项关系到国计民生的高端探测技术。微波辐射计作为用于微波遥感的重要设备,自诞生以来,一直是各国科学家争相研究的重点,它可以搭载在地面观测平台、人造卫星、热气球、飞艇以及遥感飞机上,实现对地面、海洋、大气和太空等多种目标的观测,相对于其他几种搭载平台,遥感飞机具有机动性强、载重量大等突出优点,使得机载微波辐射计成为微波遥感技术研究中的重中之重。本文依托国家重大科技基础设施建设项目——“航空遥感系统”项目,以机载微波辐射计为背景,开展机载微波辐射计扫描伺服装置的研究与设计工作。根据项目中的各项指标要求,完成扫描伺服装置结构和伺服控制系统的设计,借助分析工具,对扫描伺服装置进行了静力学和动力学仿真分析,并对伺服控制系统进行了仿真分析和验证。本文研究的机载微波辐射计扫描伺服装置,机械结构满足机载工作环境的要求,控制系统可以实现高精度的转速控制,能够满足高精度的航空微波遥感的需求。本文主要完成了如下几个方面的研究工作:(1)介绍了微波辐射计的特点和应用领域,总结概括了机载微波辐射计的发展历程和研究现状,并分析了国内外典型产品的构造特点,阐明了本文的研究意义和论文的主要研究任务。(2)对机载微波辐射计扫描伺服装置的设计准则进行分析,根据技术指标要求,确定了整体装置的结构布局,并完成了详细的结构设计以及关键零部件的计算和选型。(3)对机载设备的各种恶劣飞行工况进行分析,利用有限元分析软件,对扫描伺服装置在极端飞行工况下的受力情况进行仿真分析,并根据相关行业标准中对于机载外挂设备的设计要求,完成扫描伺服装置的模态分析和随机振动分析。(4)阐述了机载微波辐射计扫描伺服装置的控制要求和典型伺服控制系统的组成结构,分析了直流电机的调速原理,根据机理建模法,建立了直流力矩电机的数学模型;对电流—转速双闭环控制的直流伺服电机调速系统进行研究,并结合直流力矩电机的数学模型,求出了双闭环伺服控制系统的动态结构图。(5)对双闭环转速控制系统的电流环和转速环进行了设计,结合PID控制算法,对电流环调节器和转速环调节器进行了校正,利用MATLAB软件对校正后的双闭环控制系统进行了仿真分析,模拟电机通电启动过程中电流和转速的变化,并结合机载设备的工作环境和微波辐射计的工作特点,对所设计的伺服控制系统进行了抗干扰性能仿真测试,模拟飞行中突加负载的情况,观察扫描伺服装置的转速变化过程。本文所设计的机载微波辐射计扫描伺服装置,满足项目的各项技术指标要求,论文的研究成果为扫描伺服装置在航空遥感探测中的实际应用奠定了基础,也为同类装置的研制提供了一定的参考。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V243.5
【图文】：

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【参考文献】