卫星成像设备主动隔振系统的控制器开发

发布时间：2017-07-16 17:08

  本文关键词：卫星成像设备主动隔振系统的控制器开发

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【摘要】：精密光学成像设备主动隔振系统是高分辨率遥感卫星可靠工作的重要保障,它通过施加主动控制的方式来隔离星载设备正常运转所产生的微振动。本论文依托民航预研项目子课题,面向实际工程的应用需求,对卫星成像设备主动隔振系统的控制器进行研究和开发,主要从控制器主控单元和压电陶瓷驱动单元的硬件设计和实验展开工作,旨在通过设计高性能控制器实现对振动的有效隔离。本文以六自由度Stewart平台主动隔振系统为控制对象,对隔振器的机械结构和压电陶瓷执行器的机电转换模型进行了论述,探究了多自由度积分力反馈解耦控制方法,分析了控制器硬件设计需求,提出了由主控单元和驱动单元组成的控制器总体结构方案。主控单元采用高性能ARM微控制器为核心,通过外部扩展多通道信号采集模块和高精度模拟输出模块的方式,实现隔振系统传感器数据的采集和执行器控制信号的输出,针对主控单元复杂的数模混合电路,进行了印制电路板的抗干扰设计研究。驱动单元采用基于电压反馈控制的高压运放式直流放大压电陶瓷驱动方案,构建了具备低纹波输出的复合放大电路和针对容性负载驱动的IGBT半桥快速充放电回路,使驱动单元具备输出精度高、负载能力强、动态特性好等特点。搭建了主动隔振系统测试实验平台,采用本文设计的控制器进行主动隔振控制,通过LMS测试系统从时域和频域两个方面对隔振性能进行分析,测试结果验证了控制器的可行性。
【关键词】：卫星隔振 Stewart平台 控制器 压电陶瓷驱动 硬件设计
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V441;TB535
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 1 绪论8-15
• 1.1 课题来源8
• 1.2 课题的背景和意义8-9
• 1.3 国内外研究现状9-14
• 1.4 论文章节安排14-15
• 2 隔振系统总体控制方案15-23
• 2.1 主动隔振系统机械结构15-18
• 2.2 主动隔振控制方法探究18-20
• 2.3 控制器总体设计方案20-22
• 2.4 本章小结22-23
• 3 主控单元设计与实现23-35
• 3.1 主控单元结构组成23-24
• 3.2 主控单元硬件实现方案24-32
• 3.3 数模混合电路抗干扰分析32-34
• 3.4 本章小结34-35
• 4 驱动单元设计与实现35-49
• 4.1 压电陶瓷驱动方案分析35-37
• 4.2 驱动单元硬件实现方案37-44
• 4.3 驱动单元测试实验44-48
• 4.4 本章小结48-49
• 5 实验与控制效果分析49-54
• 5.1 主动隔振测试实验原理49-50
• 5.2 实验平台的搭建50-51
• 5.3 隔振测试与效果分析51-53
• 5.4 本章小结53-54
• 6 总结与展望54-56
• 6.1 本文总结54
• 6.2 课题展望54-56
• 致谢56-57
• 参考文献57-59

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本文编号：549678