船载双频段卫星天线伺服系统设计与实现

发布时间：2017-05-18 18:01

  本文关键词：船载双频段卫星天线伺服系统设计与实现，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：船载卫星通信作为移动卫星通信的一种方式,有着广阔的应用前景。其技术发展主要受船载移动卫星天线技术发展的制约,所以船载移动通信天线的研究有着很现实的意义。本文的研究对象是某Ku/Ka双频段船载卫星天线,研究的目的是保证伺服能使天线快速准确的跟踪卫星,完成卫星通信链路稳定可靠的运行。主要的研究方向是天线的伺服系统的硬件设计和天线监控软件设计。本文首先提出了整个天伺馈系统的总体设计方案,对系统的工作原理和设备组成进行了简要介绍,并且对整个天线的结构设计进行了概述。文章在总体方案设计中确定了本系统采用单脉冲跟踪加圆锥扫描跟踪的跟踪方案。确定采用三轴稳定两轴跟踪形式的伺服系统,稳定体制采用陀螺反馈加前馈补偿本机自身稳定,跟踪体制采用Ku频段圆锥扫描,Ka频段单脉冲跟踪。此外,在文中还对陀螺、伺服功放的选型,轴角编码方案和天线姿态角获取的设备的选取等伺服系统设计中所用到的比较关键的设备进行了详细介绍。文中对伺服系统的硬件设计和软件实现方法做了很详细的介绍。硬件主要包括天线控制单元,天线驱动单元,轴角采集,陀螺稳定等部分。软件主要包括天线控制程序和天线监控程序。本文中对天线监控程序中的总体框架、主程序以及各子程序模块的设计进行了详细的说明,并给出了每个子程序模块的处理流程。文中还对整个系统的跟踪精度进行了估算,对船摇、元件死区和漂移、稳风、阵风等几种可能影响到天线跟踪精度的误差源进行了分析,得出结论系统主要的误差来自稳定跟踪隔离船体摇摆的剩余误差,最终理论计算的结果小于系统指标,满足要求。文中还列出了天线跟踪精度的具体测试方法,并对天线的跟踪精度实际测试的数据进行了整理分析。最后得出结论,该产品的性能指标完全满足了设计要求,该设计在工程上可以采用。结合工程应用,本文的研究还存在很多需要进一步完善和改进的地方。比如,在机械传动性发生变化的情况下,伺服环路参数无法自动调整。在后面的工作中还需要在故障诊断与自动测试功能基础上完善和增加伺服环路参数自适应调整功能。本文的研究为今后船载伺服控制系统设计提供了宝贵的经验,但是还有大量的工作要做,后续要开展C/Ku/Ka三频共用,多天线集成的研究,进一步减少舰面天线的数量和尺寸；研究和完善天线标校技术、修正技术以及三轴天线的指向跟踪算法,以提高惯导引导指向跟踪精度。
【关键词】：船载卫星通信 伺服系统 稳定平台 跟踪精度
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN828.5
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 缩略语对照表11-15
• 第一章 绪论15-19
• 1.1 研究背景及意义15
• 1.2 国内外同类研究现状15-16
• 1.3 论文研究的主要内容16-19
• 第二章 伺服控制系统总体设计19-37
• 2.1 天线设备的原理及组成19-20
• 2.2 伺服设备主要工作方式及指标要求20-22
• 2.2.1 伺服设备主要工作方式20-22
• 2.2.2 伺服设备的指标要求22
• 2.3 天线结构及驱动系统介绍22-30
• 2.3.1 天线结构22-26
• 2.3.2 天线座结构26-30
• 2.4 稳定和跟踪体制的设计30-34
• 2.4.1 三轴稳定两轴跟踪基本原理30
• 2.4.2 船体运动的分解30
• 2.4.3 伺服稳定跟踪控制的基本构成原理30-34
• 2.5 跟踪接收设备的介绍34-36
• 2.5.1 系统组成34-35
• 2.5.2 工作原理35
• 2.5.3 跟踪接收机介绍35-36
• 2.6 本章小结36-37
• 第三章 伺服控制系统的软硬件设计37-55
• 3.1 伺服环路的预期特性37-41
• 3.1.1 陀螺环结构预期特性37-38
• 3.1.2 前馈补偿结构预期特性38-39
• 3.1.3 自跟踪环的结构及预期特性39-41
• 3.1.4 搜索位置环预期特性41
• 3.2 数字PID调节41-43
• 3.3 伺服控制系统的硬件选取43-46
• 3.3.1 陀螺的选取43
• 3.3.2 双闭环消隙伺服功放的选择43-44
• 3.3.3 轴角编码方案44-45
• 3.3.4 姿态角的获取45-46
• 3.4 天线控制单元软硬件设计46-53
• 3.4.1 天线控制单元的主要功能47-49
• 3.4.2 天线控制单元软件的模块化设计49
• 3.4.3 天线控制单元及外部接口49-50
• 3.4.4 天线控制单元接口通信功能50-52
• 3.4.5 工作方式控制功能52-53
• 3.4.6 运行参数控制功能53
• 3.4.7 控制保护功能53
• 3.5 本章小结53-55
• 第四章 天线监控单元软硬件设计55-73
• 4.1 天线监控单元主要功能55
• 4.2 硬件组成及外部接口55
• 4.3 天线监控单元的软件设计概述55-57
• 4.4 天线监控软件体系结构设计57-60
• 4.4.1 天线监控软件部件组成57-60
• 4.4.2 天线监控单元的接口设计60
• 4.5 天线监控单元详细设计60-71
• 4.5.1 待机单元软件60-61
• 4.5.2 手控单元软件61-62
• 4.5.3 自跟踪单元软件62-63
• 4.5.4 天线收藏单元软件63
• 4.5.5 状态显示单元软件63-64
• 4.5.6 日志记录单元软件64-65
• 4.5.7 离线测试单元软件65-66
• 4.5.8 系统性能测试单元软件66-67
• 4.5.9 天线电气测试单元软件67-68
• 4.5.10 接收机测试单元软件68-69
• 4.5.11 故障诊断单元软件69-71
• 4.6 本章小结71-73
• 第五章 天线跟踪精度估算及测试73-79
• 5.1 天线跟踪精度估算73-75
• 5.2 天线跟踪精度的测试75-77
• 5.2.1 天线跟踪精度的测试方法和步骤75-76
• 5.2.2 测试结果76-77
• 5.2.3 测试结论77
• 5.3 本章小结77-79
• 第六章 结论和展望79-81
• 6.1 研究结论79
• 6.2 研究展望79-81
• 参考文献81-83
• 致谢83-85
• 作者简介85
• 1. 基本情况85
• 2. 教育背景85

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 杨光;伺服系统设计[J];现代电子技术;2001年03期

2 周永清;高型伺服系统设计[J];系统工程与电子技术;1984年03期

3 张慧档,陈延伟,段爱玲;MATLAB/Simulink软件在伺服系统设计仿真中的应用[J];郑州轻工业学院学报;2000年02期

4 孙书鹰;陈志佳;;一种数字式对空跟踪伺服系统设计与实现[J];计算机测量与控制;2012年05期

5 彭树萍;于洪君;王伟国;刘廷霞;周子云;;新型快速反射镜伺服系统设计[J];红外与激光工程;2014年05期

6 胡奕明;吴德伟;;基于12位旋变模块(12SXZ)的数控角度伺服系统设计[J];现代电子技术;2007年06期

7 季东;李功燕;杨一平;;某型舰炮数字伺服系统设计及其控制策略[J];火力与指挥控制;2010年09期

8 张亚梅;光电对抗系统中伺服系统设计[J];光电对抗与无源干扰;1994年03期

9 高栋;胡卫鹏;;基于Matlab软件的伺服系统设计方法[J];火控雷达技术;2011年04期

10 刘胜,荆兆寿;PWM BDCM 高精度伺服系统设计与实现[J];哈尔滨工程大学学报;1997年04期

中国重要会议论文全文数据库 前4条

1 陈建华;徐大林;程颖;刘传亮;;永磁同步电机速度伺服系统设计与仿真[A];江苏省自动化学会七届四次理事会暨2004学术年会青年学者论坛论文集[C];2004年

2 尹永雷;李永刚;付超;王毅;;永磁同步电机伺服系统设计[A];电工理论与新技术学术年会论文集[C];2005年

3 刘胜;荆兆寿;杨翠娥;;PWM BDCM高精度伺服系统设计与实现[A];1996年中国控制会议论文集[C];1996年

4 雷艾玲;邹本才;;SHED时变控制器在MIMO ROBUST伺服系统设计中的应用[A];1996年中国控制会议论文集[C];1996年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 董亮;船载双频段卫星天线伺服系统设计与实现[D];西安电子科技大学;2015年

2 许军;转台伺服系统设计与仿真及自动装填装置程序设计[D];南京理工大学;2007年

3 章慧君;基于DSP的位置伺服系统设计[D];哈尔滨工程大学;2006年

4 姜繁生;基于DSP的BDCM位置伺服系统设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2007年

5 穴洪刚;转塔伺服系统设计及PID参数整定方法研究[D];南京理工大学;2004年

6 孟爱国;DVD Video伺服系统设计[D];复旦大学;2009年

7 罗华;基于DSP28335的交流伺服系统设计与实现[D];武汉理工大学;2013年

8 贺艳景;转台伺服系统设计及其先进控制方法的研究[D];哈尔滨工业大学;2009年

9 张志富;三轴摇摆台伺服系统设计及精度问题研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

10 邢卓异;光电平台伺服系统设计与控制算法研究[D];哈尔滨工程大学;2006年

  本文关键词：船载双频段卫星天线伺服系统设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：376724