天基目标探测伺服系统构型及控制系统研究

发布时间：2017-09-27 02:12

  本文关键词：天基目标探测伺服系统构型及控制系统研究

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【摘要】：天基目标探测伺服系统是一类用于空间目标探测、跟踪、预警的重要载荷,具有广泛的应用前景。本论文介绍了天基空间目标探测伺服系统在国内外的发展和应用情况,对伺服系统的常用的构型进行了分析,结合国内外同类型设备的技术特点,根据某课题所对应任务的总体技术指标,遵循小型化、轻量化、低功耗化和全数字化的设计原则,开展天基目标探测伺服控制系统的构型和控制方案研究。首先对伺服控制系统的总体构型进行了研究,采用“T”型、俯仰+方位二维运动的设计构型,对俯仰轴、方位轴组件进行了详细设计,对机构的运动方式、走线方式、限位进行了设计,对电机、旋变、轴承组件进行选型和设计,利用有限元方法分析了伺服系统结构的强度和刚度。然后针对伺服系统硬件电路进行了研究,用高等级DSP数据信号处理器作为硬件系统的核心,分别对轴角转换电路、DA输出电路、电机驱动电路、通信电路等进行了详细设计,并对硬件设备的可靠性进行了分析,重点对DSP硬件电路的架构和轴角编码转换误差进行了深入分析。在完成构型、结构、机构和硬件设计与分析的基础上,确定了控制系统的动力学参数,在此基础上构建控制系统的数学模型,该模型以电流环、速度环和位置环为进行校正,使用MATLAB/Simulink工具对系统进行了仿真分析,系统的稳定性、控制精度都满足技术指标。经过地面测试,控制器在不同温度环境下的输出结果满足指标要求。
【关键词】：目标探测 伺服系统 构型 控制器
【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】：2015
【分类号】：V448.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题的来源及研究目的和意义10-12
• 1.1.1 课题来源10
• 1.1.2 课题研究的背景和意义10-12
• 1.2 国内外研究现状分析12-16
• 1.2.1 国外研究现状12-14
• 1.2.2 国内研究现状14-16
• 1.3 论文研究内容16-18
• 第2章 伺服系统总体方案及构型18-34
• 2.1 总体方案18-21
• 2.1.1 概述18-19
• 2.1.2 构型19-20
• 2.1.3 组成与原理20-21
• 2.2 结构与机构设计21-23
• 2.2.1 底板设计21-22
• 2.2.2 T型支撑框架设计22-23
• 2.3 机构轴系设计23-30
• 2.3.1 轴承选型24
• 2.3.2 润滑方式设计24-25
• 2.3.3 轴承承载力分析25-26
• 2.3.4 轴承摩擦力分析26-27
• 2.3.5 有限转角无刷直流力矩电机设计与分析27-28
• 2.3.6 角位置（角速度）测量部件选型与设计28-29
• 2.3.7 锁紧方式设计29-30
• 2.4 机械结构强度与刚度分析30-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第3章 伺服系统硬件电路设计34-57
• 3.1 概述34-35
• 3.2 伺服控制电路板设计35-48
• 3.2.1 组成与工作原理35-36
• 3.2.2 CPU处理器电路36-38
• 3.2.3 轴角采集电路及误差分析38-42
• 3.2.4 AD转换电路42-43
• 3.2.5 DA转换电路43-44
• 3.2.6 逻辑电路44-45
• 3.2.7 看门狗电路45-46
• 3.2.8 RS-422 电路46
• 3.2.9 1553B电路46-48
• 3.3 伺服电源电路板设计48-56
• 3.3.1 组成与工作原理48-49
• 3.3.2 一次电源保护电路设计49
• 3.3.3 二次电源电路49-50
• 3.3.4 旋变激励电路50-52
• 3.3.5 电机驱动电路52-54
• 3.3.6 切换电路设计54-55
• 3.3.7 遥控电路设计55
• 3.3.8 遥测电路设计55-56
• 3.4 本章小结56-57
• 第4章 伺服系统控制器设计及数学仿真57-76
• 4.1 概述57
• 4.2 控制系统结构框图57-58
• 4.3 转动惯量分析58-59
• 4.4 电机模型59-60
• 4.5 电流环控制器设计60-61
• 4.6 速度环控制器设计61-63
• 4.7 位置环控制器设计63-66
• 4.8 标准信号仿真66-71
• 4.8.1 阶跃信号仿真66-67
• 4.8.2 正弦信号仿真67-68
• 4.8.3 PID参数自适应调整方法68-71
• 4.9 输出结果71-75
• 4.9.1 未使用优化控制参数71-72
• 4.9.2 使用优化控制参数72-75
• 4.10 本章小结75-76
• 结论76-78
• 参考文献78-82
• 攻读学位期间发表的学术论文82-84
• 致谢84-85
• 个人简历85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 孙明玮;邱德敏;王永坤;陈增强;;大口径深空探测天线的抗风干扰伺服系统[J];光学精密工程;2013年06期

2 刘伟;胡以华;王恩宏;蔡晓春;;星载光电跟踪关键技术研究[J];红外与激光工程;2007年S2期

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中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 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

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中国硕士学位论文全文数据库 前1条

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本文编号：927048