空间光通信APT系统自抗扰控制技术研究
发布时间：2021-04-23 09:54
光通信APT系统传输信息过程具有高精度、大容量、高速率、强隐蔽性等优点,作为当今研究热点,在通信领域得到广泛应用。由于APT系统复杂的运行环境和链路稳定的高精度要求,其控制策略的研究,成为提升APT系统性能的关键。传统控制方法的APT系统带宽在高频段受到自身谐振频率的严重制约,抗干扰性能差,而且当被控对象所在环境变化时,需要频繁变动控制器增益,这严重阻碍了APT系统性能的提升。针对这些问题,本文将自抗扰控制器应用于APT系统精跟踪回路,以提升系统带宽,增强系统鲁棒性,提高系统控制精度。论文首先建立了APT系统的数学模型,分析APT系统粗精跟踪回路的带宽关系,得出高频段系统带宽主要取决于精跟踪回路带宽的结论。其次为了解决APT系统带宽受限的问题,设计线性自抗扰控制器应用于精跟踪回路,完成参数整定,提升该回路带宽并改善了APT系统性能。通过仿真实验,输入信号在50Hz以内时,APT系统在350Hz带宽下的控制精度可达5.20μrad。为了进一步提高系统响应速度及控制精度,论文针对APT系统精跟踪回路设计非线性自抗扰控制器,采用分离方法完成控制器各组成部分的参数整定,仿真结果表明,系统在保证...
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题背景
1.2 研究进展与现状
1.2.1 空间光通信APT系统研究现状
1.2.2 自抗扰控制技术研究现状
1.3 论文的主要章节安排
第二章 空间光通信APT系统及建模
2.1 APT系统结构
2.2 APT系统粗/精跟踪回路描述
2.2.1 粗跟踪回路
2.2.2 精跟踪回路
2.3 APT系统的控制流程
2.4 粗精跟踪回路带宽关系
2.5 APT系统误差分析
2.5.1 影响APT系统性能的误差来源
2.5.2 星体振动噪声建模
2.6 精跟踪回路建模
2.7 粗跟踪回路建模
2.8 本章小结
第三章 自抗扰控制器的基本原理
3.1 跟踪微分器（TD）
3.2 扩张状态观测器（ESO）
3.3 非线性状态误差反馈控制律（NLSEF）
3.4 线性自抗扰控制器
3.5 本章小结
第四章 APT系统线性自抗扰控制器设计
4.1 引言
4.2 线性自抗扰控制器的参数整定
4.2.1 线性自抗扰控制器对噪声的抑制
4.2.2 线性自抗扰控制器参数整定
4.3 传统校正控制器的设计
4.4 线性自抗扰控制策略下的APT系统带宽分析
4.5 基于线性自抗扰控制策略的APT系统的性能仿真分析
4.6 本章小结
第五章 APT系统非线性自抗扰控制器设计及改进
5.1 引言
5.2 APT系统非线性控制器的参数整定
5.2.1 跟踪微分器的参数整定
5.2.2 非线性扩张状态观测器的参数整定
5.2.3 非线性状态误差反馈控制律的参数整定
5.3 APT系统非线性自抗扰控制器的控制效果
5.4 改进的自抗扰控制器
5.4.1 跟踪微分器作为滤波器
5.4.2 跟踪微分器的滤波性能
5.4.3 加入跟踪微分器滤波后APT系统的控制性能
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 研究总结
6.2 需要进一步开展的工作
致谢
参考文献
作者简介及科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]永磁同步电机的自抗扰控制调速策略[J]. 周凯,孙彦成,王旭东,闫达. 电机与控制学报. 2018(02)
[2]陀螺稳定平台扰动的自抗扰及其滤波控制[J]. 丛爽,孙光立,邓科,尚伟伟,沈宏海. 光学精密工程. 2016(01)
[3]航空光电稳定平台的自抗扰控制系统[J]. 魏伟,戴明,李嘉全,毛大鹏,柏旭光,孙敬辉. 光学精密工程. 2015(08)
[4]线性跟踪微分器跟踪干扰信号的研究[J]. 董存会,练星,武晓辉. 纺织高校基础科学学报. 2014(04)
[5]航空光电稳定平台扰动频率自适应的自抗扰控制[J]. 李贤涛,张葆,孙敬辉,毛大鹏,柏旭光,沈宏海. 红外与激光工程. 2014(05)
[6]基于频域的直流电机的串联校正控制器的设计[J]. 韦忠海. 科技传播. 2014(05)
[7]自抗扰控制思想探究[J]. 高志强. 控制理论与应用. 2013(12)
[8]基于自抗扰技术的四旋翼姿态解耦控制方法[J]. 李杰,齐晓慧,韩帅涛. 电光与控制. 2013(03)
[9]大型风电机组自抗扰转速控制[J]. 夏安俊,胡书举,许洪华. 电机与控制学报. 2012(09)
[10]星间光通信中跟踪控制技术及发展[J]. 许东霞,李生民,梁德胜,孙旭霞. 光通信技术. 2012(03)
博士论文
[1]自抗扰控制技术在大型火电机组控制系统中的应用研究[D]. 管志敏.华北电力大学（北京） 2010
[2]振动环境下光束指向稳定及其光机电一体化关键技术[D]. 陈贵敏.西安电子科技大学 2005
硕士论文
[1]机载陀螺稳定平台的自抗扰控制算法研究[D]. 于丽.长春理工大学 2017
[2]风力发电变桨距自抗扰控制技术研究及其参数整定[D]. 吕明月.燕山大学 2015
[3]基于自抗扰的PMLSM位置控制研究[D]. 王铁举.河北工业大学 2015
[4]悬吊式零重力模拟系统的水平位置随动技术研究[D]. 邹胜宇.哈尔滨工业大学 2014
[5]空间光通信ATP伺服系统的PID控制技术研究[D]. 汪蓉蓉.南昌大学 2014
[6]星地光通信ATP对准特性仿真研究[D]. 梁延鹏.中国科学技术大学 2014
[7]基于自抗扰技术的欠驱动AUV路径跟随控制[D]. 张英浩.哈尔滨工程大学 2013
[8]大气激光通信数据传输的仿真研究[D]. 苗琳.长春理工大学 2012
[9]自由空间激光通信APT系统精跟踪控制技术研究[D]. 吴琼.长春理工大学 2008
本文编号：3155113
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题背景
1.2 研究进展与现状
1.2.1 空间光通信APT系统研究现状
1.2.2 自抗扰控制技术研究现状
1.3 论文的主要章节安排
第二章 空间光通信APT系统及建模
2.1 APT系统结构
2.2 APT系统粗/精跟踪回路描述
2.2.1 粗跟踪回路
2.2.2 精跟踪回路
2.3 APT系统的控制流程
2.4 粗精跟踪回路带宽关系
2.5 APT系统误差分析
2.5.1 影响APT系统性能的误差来源
2.5.2 星体振动噪声建模
2.6 精跟踪回路建模
2.7 粗跟踪回路建模
2.8 本章小结
第三章 自抗扰控制器的基本原理
3.1 跟踪微分器（TD）
3.2 扩张状态观测器（ESO）
3.3 非线性状态误差反馈控制律（NLSEF）
3.4 线性自抗扰控制器
3.5 本章小结
第四章 APT系统线性自抗扰控制器设计
4.1 引言
4.2 线性自抗扰控制器的参数整定
4.2.1 线性自抗扰控制器对噪声的抑制
4.2.2 线性自抗扰控制器参数整定
4.3 传统校正控制器的设计
4.4 线性自抗扰控制策略下的APT系统带宽分析
4.5 基于线性自抗扰控制策略的APT系统的性能仿真分析
4.6 本章小结
第五章 APT系统非线性自抗扰控制器设计及改进
5.1 引言
5.2 APT系统非线性控制器的参数整定
5.2.1 跟踪微分器的参数整定
5.2.2 非线性扩张状态观测器的参数整定
5.2.3 非线性状态误差反馈控制律的参数整定
5.3 APT系统非线性自抗扰控制器的控制效果
5.4 改进的自抗扰控制器
5.4.1 跟踪微分器作为滤波器
5.4.2 跟踪微分器的滤波性能
5.4.3 加入跟踪微分器滤波后APT系统的控制性能
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 研究总结
6.2 需要进一步开展的工作
致谢
参考文献
作者简介及科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]永磁同步电机的自抗扰控制调速策略[J]. 周凯,孙彦成,王旭东,闫达. 电机与控制学报. 2018(02)
[2]陀螺稳定平台扰动的自抗扰及其滤波控制[J]. 丛爽,孙光立,邓科,尚伟伟,沈宏海. 光学精密工程. 2016(01)
[3]航空光电稳定平台的自抗扰控制系统[J]. 魏伟,戴明,李嘉全,毛大鹏,柏旭光,孙敬辉. 光学精密工程. 2015(08)
[4]线性跟踪微分器跟踪干扰信号的研究[J]. 董存会,练星,武晓辉. 纺织高校基础科学学报. 2014(04)
[5]航空光电稳定平台扰动频率自适应的自抗扰控制[J]. 李贤涛,张葆,孙敬辉,毛大鹏,柏旭光,沈宏海. 红外与激光工程. 2014(05)
[6]基于频域的直流电机的串联校正控制器的设计[J]. 韦忠海. 科技传播. 2014(05)
[7]自抗扰控制思想探究[J]. 高志强. 控制理论与应用. 2013(12)
[8]基于自抗扰技术的四旋翼姿态解耦控制方法[J]. 李杰,齐晓慧,韩帅涛. 电光与控制. 2013(03)
[9]大型风电机组自抗扰转速控制[J]. 夏安俊,胡书举,许洪华. 电机与控制学报. 2012(09)
[10]星间光通信中跟踪控制技术及发展[J]. 许东霞,李生民,梁德胜,孙旭霞. 光通信技术. 2012(03)
博士论文
[1]自抗扰控制技术在大型火电机组控制系统中的应用研究[D]. 管志敏.华北电力大学（北京） 2010
[2]振动环境下光束指向稳定及其光机电一体化关键技术[D]. 陈贵敏.西安电子科技大学 2005
硕士论文
[1]机载陀螺稳定平台的自抗扰控制算法研究[D]. 于丽.长春理工大学 2017
[2]风力发电变桨距自抗扰控制技术研究及其参数整定[D]. 吕明月.燕山大学 2015
[3]基于自抗扰的PMLSM位置控制研究[D]. 王铁举.河北工业大学 2015
[4]悬吊式零重力模拟系统的水平位置随动技术研究[D]. 邹胜宇.哈尔滨工业大学 2014
[5]空间光通信ATP伺服系统的PID控制技术研究[D]. 汪蓉蓉.南昌大学 2014
[6]星地光通信ATP对准特性仿真研究[D]. 梁延鹏.中国科学技术大学 2014
[7]基于自抗扰技术的欠驱动AUV路径跟随控制[D]. 张英浩.哈尔滨工程大学 2013
[8]大气激光通信数据传输的仿真研究[D]. 苗琳.长春理工大学 2012
[9]自由空间激光通信APT系统精跟踪控制技术研究[D]. 吴琼.长春理工大学 2008
本文编号：3155113
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/wltx/3155113.html
