移动式大跨度卫星通用展开架控制系统研发

发布时间：2017-09-26 06:28

  本文关键词：移动式大跨度卫星通用展开架控制系统研发

  更多相关文章： 展开架 控制系统 自动调平 PLC

【摘要】：卫星展开架是用来对卫星太阳翼或卫星天线做地面零重力模拟的设备。现有的卫星展开架为固定式,体积庞大占据了较大的卫星试验厂房空间。在使用时,为保证其他试验的进行通常在卫星展开试验结束后将展开架拆卸,下一次试验前将展开架重新安装。拆卸和安装展开架会浪费大量的时间,同时也无法保证起关键作用的展开架导轨的直线度、平行度、水平度等指标的一致性。针对以上问题,本人所在课题组研制了移动式大跨度卫星通用展开架,本文着重研究了该展开架的控制控制系统。针对移动式大跨度卫星通用展开架的机械结构和功能需求,提出了以PLC和SINAMICS S120为核心的控制方案:该展开架的升降定位采用开环控制,自动调平采用闭环控制,其倾角信息作为自动调平的反馈信号。利用坐标变换原理对展开架的姿态进行分析,推导出展开架的调平矩阵,在现有调平算法的基础上,提出了适用于该展开架的改进型位置调平算法。利用Simulink建立了基于矢量控制的PMSM伺服控制系统模型,继而得到展开架的自动调平系统模型,并通过Simulink仿真验证了改进型位置调平算法的有效性。分别利用STEP7和Starter完成了PLC和SINAMICS S120的硬件组态,建立了基于PROFINET总线、RS485总线及无线工业以太网的控制系统通信网络。构建了基于PROFIdrive协议的PLC与SINAMICS S120的通信报文,设计了基于RS485总线的PLC与侧倾传感器的通信协议。采用模块化编程思想编制了PLC程序,利用Wincc flexible完成了上位机的设计,并实现了上位机对展开架的控制及监控功能。在完成控制系统开发的基础上制定了基于激光跟踪仪的展开架性能测试方案,提出了利用激光跟踪仪测量超长圆导轨水平度的方法。最后对展开架的升降定位精度、手动以及自动调平精度进行测试,测试结果表明所设计的展开架控制系统达到设计要求。
【关键词】：展开架 控制系统 自动调平 PLC
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V448.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-18
• 1.1 课题的来源8
• 1.2 课题研究的背景和意义8-9
• 1.3 国内外研究现状9-16
• 1.3.1 地面零重力试验方法研究现状9-13
• 1.3.2 悬吊式零重力试验系统研究现状13-15
• 1.3.3 国内外研究现状综述15-16
• 1.4 论文主要研究内容16-18
• 第2章 展开架总体方案设计及控制系统硬件设计18-28
• 2.1 展开架机械系统组成及工作原理18-21
• 2.1.1 展开架机械系统组成18-19
• 2.1.2 展开架工作原理及主要技术指标19-21
• 2.2 展开架控制系统总体方案设计21-22
• 2.2.1 控制系统需求分析21
• 2.2.2 控制系统工作原理及组成21-22
• 2.3 控制系统硬件选用22-27
• 2.3.1 上位机22-23
• 2.3.2 无线网络接入设备23
• 2.3.3 伺服电机及伺服驱动器23-25
• 2.3.4 侧倾传感器25-26
• 2.3.5 PLC控制器及信号模块26-27
• 2.4 控制系统硬件结构27
• 2.5 本章小结27-28
• 第3章 软件架构设计及自动调平控制算法研究28-42
• 3.1 控制系统软件架构设计28-29
• 3.2 自动调平控制算法研究29-34
• 3.2.1 展开架姿态分析29-32
• 3.2.2 三点调平策略研究32-34
• 3.3 展开架自动调平系统设计与建模34-41
• 3.3.1 自动调平系统分析34-35
• 3.3.2 伺服系统建模与仿真35-38
• 3.3.3 传动系统建模38-40
• 3.3.4 自动调平系统仿真分析40-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第4章 展开架控制系统软件实现42-60
• 4.1 编程软件介绍42
• 4.2 控制系统硬件组态42-46
• 4.2.1 PLC硬件组态42-44
• 4.2.2 SINAMICS S120组态44-46
• 4.3 控制系统通信设计及实现46-49
• 4.3.1 伺服驱动器与PLC间通信47-48
• 4.3.2 侧倾传感器与PLC间通信48-49
• 4.4 PLC程序设计49-55
• 4.4.1 I/O资源及软件资源分配49-51
• 4.4.2 主程序设计51-52
• 4.4.3 子程序设计52-55
• 4.5 上位机设计55-59
• 4.5.1 上位机控制界面设计56-58
• 4.5.2 软件系统变量设置58-59
• 4.5.3 软件系统故障报警管理59
• 4.6 本章小结59-60
• 第5章 展开架性能测试60-71
• 5.1 展开架性能测试方案60-65
• 5.1.1 测试系统组成60-62
• 5.1.2 基于激光跟踪仪的展开架性能测试原理62-65
• 5.2 测试结果分析65-70
• 5.2.1 展开架定位精度分析65-66
• 5.2.2 展开架调平精度分析66-70
• 5.3 本章小结70-71
• 结论71-72
• 参考文献72-76
• 致谢76

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 ;WebField ECS-100X控制系统[J];现代制造;2006年29期

2 李克昌;;改进DCS控制系统历史查询功能[J];重庆电力高等专科学校学报;2013年04期

3 刘芬;;化工生产中DCS控制系统的应用[J];化工管理;2014年06期

4 王德森;;DCS控制系统的介绍与应用[J];科技创新与应用;2014年14期

5 方原柏;微型DCS控制系统[J];电子仪器仪表用户;2000年06期

6 ;我国具有国际先进水平的 控制系统在北京通过专家评审[J];制造业自动化;2000年10期

7 焦健;绥中发电有限责任公司DCS控制系统[J];东北电力技术;2001年11期

8 杨劲松,杨文新,韩迎辉;具有自适应的跟踪剪控制系统[J];机床电器;2002年06期

9 傅晓航;具有固定时刻脉冲的控制系统的实际稳定性[J];科学技术与工程;2003年05期

10 寇传乾;双边剪控制系统的设计与应用[J];电气时代;2004年03期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 赵朝霞;;控制系统输出故障研究及解决方案[A];中国计量协会冶金分会2008年会论文集[C];2008年

2 赵朝霞;;控制系统输出故障研究及解决方案[A];2008全国第十三届自动化应用技术学术交流会论文集[C];2008年

3 李玮;沈勇;;中间工艺语言在自动化控制系统中的应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年

4 林雪峰;;煤矿控制系统的现状与发展方向[A];第八届全国采矿学术会议论文集[C];2009年

5 谭德强;;控制系统的优化选择[A];冶金企业自动化、信息化与创新——全国冶金自动化信息网建网30周年论文集[C];2007年

6 尹晓春;杨润泽;熊绍珍;;基于视频识别技术的自动破铆控制系统[A];中国仪器仪表学会第九届青年学术会议论文集[C];2007年

7 来秀海;;宣钢10号高炉煤气干法除尘DCS控制系统[A];中国计量协会冶金分会2008年会论文集[C];2008年

8 来秀海;;宣钢10号高炉煤气干法除尘DCS控制系统[A];2008全国第十三届自动化应用技术学术交流会论文集[C];2008年

9 孙柏林;;对我国自动化控制系统发展趋势的分析——需求牵引,技术推动[A];第十四届中国科协年会（第九分会场）——建材工业电子信息及仪控技术研讨会论文与报告（续）[C];2012年

10 唐雅婧;;DCS控制系统在13000t/d选矿厂的应用[A];中国计量协会冶金分会2013年会论文集[C];2013年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 Wolfgang Kutschar 等;现代化镀锌生产线的自动化控制系统[N];中国冶金报;2007年

2 冉永平;国电智深控制系统成功替代进口[N];人民日报;2007年

3 记者 谢峰 通讯员 盖爽 李扬;建研院成功研发新型控制系统[N];首都建设报;2009年

4 佳信;邦泽赢得控制系统大单[N];通信产业报;2000年

5 王荣旭;国产500万吨炼油自动化成套控制系统取得重大突破[N];中国企业报;2009年

6 本报记者 范建生;装置控制系统失灵后[N];中国石化报;2010年

7 李;国产500万吨炼油自控系统通过验收[N];人民政协报;2009年

8 刘军 兰小红 唐小力;不平凡的创新之路[N];中国航空报;2003年

9 王守华;自控系统也需全程跟踪[N];中国化工报;2013年

10 上海福丰电子有限公司 任林福 任宇杰;多元素成分配料控制系统在新型立窑中优势凸显[N];中国建材报;2006年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 王鹏;高超声速巡航飞行器姿态控制方法研究[D];国防科学技术大学;2013年

2 赵超;过程控制系统经济性能评估算法的研究[D];浙江大学;2009年

3 王家军;非完整控制系统的非线性控制策略研究[D];天津大学;2003年

4 王后能;控制系统的性能优化分析与设计限制研究[D];华中科技大学;2009年

5 王科;BESIII触发快控制系统的研制[D];中国科学技术大学;2006年

6 张湘;分布式网络控制系统若干控制问题研究[D];西南交通大学;2008年

7 董健;大型天文望远镜观测控制系统框架研究[D];中国科学技术大学;2011年

8 邓小超;大型望远镜异构控制系统的研究[D];中国科学技术大学;2012年

9 章辉;控制系统中的信息描述与方法[D];浙江大学;2003年

10 徐丽俊;两层网络学习控制系统的快速优化调度策略、分布式计算及扩展应用[D];上海大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 王昌明;基于DOE的雾化控制系统设计[D];华南理工大学;2015年

2 王飞;连续重整装置再生控制系统在AC800F中的研究[D];西安石油大学;2014年

3 满斌;桥式起重机监控管理及防摆控制系统的研究[D];天津理工大学;2015年

4 杨玉娇;江门中微子慢控制系统的研究[D];辽宁大学;2015年

5 叶剑;新型等高仪转台控制系统的设计与实现[D];昆明理工大学;2015年

6 王欢;燃气轮机辅机控制系统的设计研究[D];燕山大学;2015年

7 香花;基于嵌入式的自动挤奶控制系统的设计[D];内蒙古大学;2015年

8 杨瑞;水龙头抛光机控制系统的设计与实现[D];长安大学;2015年

9 赵松涛;小型无人直升机发动机控制系统研究与设计[D];华南理工大学;2015年

10 武yN;单轴跟踪转台伺服控制系统的应用研究[D];西安建筑科技大学;2015年

，

本文编号：921975