船载“动中通”卫星通信控制系统设计

发布时间：2017-04-09 10:19

  本文关键词：船载“动中通”卫星通信控制系统设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：卫星通信技术由于不受地域和自然条件的限制,覆盖面积大,通信距离远,机动性灵活等特点区别于其他通信技术,尤其适合在环境恶劣等紧急情况下使用。在移动过程中实现卫星通信的设备称作“动中通”,其技术核心为天线伺服控制系统。由于海上的环境较陆地上更为复杂多变,故而对船载“动中通”天线伺服控制系统的设计要求更高。本论文以船载“动中通”天线伺服控制系统的设计作为研究方向,针对仿真建模,控制方法,硬件电路和软件实现几个方面展开深入研究,文章的主要内容包括:(1)简介船载“动中通”卫星通信系统整体结构,针对伺服控制系统的原理及构成进行分析,得到伺服控制系统的性能需求及指标;(2)根据需求及指标设计伺服控制系统,使用MATLAB中的Simulink对整个系统进行建模仿真,验证可行性;(3)根据可行性分析结果,结合实际设备的参数进行算法设计,在传统PID控制方法中加入模糊控制,构建Fuzzy-PID控制算法;(4)采用俯仰,方位,横滚,三轴的方式构建稳定平台,使用无刷直流电机作为驱动设备,并将电路分为驱动板,控制板两部分进行电路设计;(5)遵循自下向上原则,构建伺服控制系统软件,主要包括各模块的初始化以及中断方式、工作响应等。论文设计实现了一种船载“动中通”卫星通信控制系统,提高了寻星的快速性和跟踪的稳定性,并采用层次分明的模块化软件设计方法为今后的系统维护带来便利。
【关键词】：卫星通信 动中通 伺服控制 Fuzzy-PID
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN927.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-12
• 1.1 课题背景及来源8-9
• 1.2 国内外研究现状9-10
• 1.2.1 国外研究现状9
• 1.2.2 国内研究现状9-10
• 1.3 论文研究的主要内容10-12
• 第二章 船载“动中通”系统总体结构12-18
• 2.1 卫星通信工作原理12
• 2.2 船载“动中通”机械结构12-13
• 2.3 船载“动中通”功能子系统13-15
• 2.3.1 天馈分系统13-14
• 2.3.2 伺服分系统14
• 2.3.3 收发分系统14-15
• 2.3.4 监控分系统15
• 2.4 船载“动中通”天线控制子系统15-17
• 2.4.1 伺服系统结构设计及其运动描述15-16
• 2.4.2 天线姿态及坐标转换16
• 2.4.3 跟踪方案选取16-17
• 2.4.4 控制功能实现17
• 2.5 本章小结17-18
• 第三章 天线伺服控制系统模型18-31
• 3.1 随动伺服系统基本构成18-19
• 3.2 电机模型19-25
• 3.2.1 直流伺服无刷电机的结构及原理19-21
• 3.2.2 直流伺服无刷电机数学模型21-25
• 3.3 系统仿真建模25-30
• 3.3.1 仿真软件介绍26
• 3.3.2 电机仿真26-28
• 3.3.3 系统仿真28-30
• 3.4 本章小结30-31
• 第四章 天线控制系统算法设计31-38
• 4.1 传统PID与Fuzzy-PID31-34
• 4.1.1 传统PID简介31-32
• 4.1.2 Fuzzy-PID简介32-34
• 4.2 天线控制系统算法制定34-37
• 4.2.1 隶属度函数34-35
• 4.2.2 模糊算法设计35-36
• 4.2.3 船载“动中通”伺服系统模糊算法实现36-37
• 4.3 本章小结37-38
• 第五章 硬件电路设计38-52
• 5.1 系统总体方案设计38-40
• 5.1.1 概述38
• 5.1.2 系统总体结构38-39
• 5.1.3 微控制器选型39-40
• 5.2 控制板设计40-47
• 5.2.1 电源管理电路40-42
• 5.2.2 C8051F120最小系统42-43
• 5.2.3 EEPROM存储器电路43
• 5.2.4 串行通信UART电路43-44
• 5.2.5 角速度陀螺电路44-46
• 5.2.6 光电编码器电路46-47
• 5.3 键盘及显示系统设计47-49
• 5.3.1 薄膜键盘47
• 5.3.2 LCD控制器电路47-49
• 5.3.3 LED接口电路49
• 5.4 电机驱动板设计49-51
• 5.4.1 无刷直流电机控制电路49-50
• 5.4.2 DA转换电路50-51
• 5.5 本章小结51-52
• 第六章 控制系统软件设计52-64
• 6.1 软件开发环境简介52
• 6.2 控制系统软件结构52-53
• 6.3 底层驱动程序设计53-58
• 6.3.1 C8051F120初始化53-55
• 6.3.2 倾斜仪驱动程序55-56
• 6.3.3 EEPROM驱动程序56
• 6.3.4 陀螺仪驱动程序56-57
• 6.3.5 电机驱动程序57-58
• 6.4 天线控制程序设计58-61
• 6.4.1 定时器中断服务程序58-59
• 6.4.2 UART0中断服务程序59
• 6.4.3 MAX505中断服务程序59-60
• 6.4.4 电机控制程序60-61
• 6.5 产品测试61-63
• 6.5.1 测试环境简介61-62
• 6.5.2 测试结果62-63
• 6.6 本章小结63-64
• 第七章 总结与展望64-65
• 参考文献65-68
• 附录1 MATLAB仿真结果68-69
• 附录2 硬件电路原理图69-70
• 附录3 程序清单70-74
• 附录4 攻读硕士学位期间撰写的论文74-75
• 附录5 攻读硕士学位期间申请的专利75-76
• 致谢76

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