大型天线同步起吊控制系统的设计

发布时间：2018-05-03 22:34

  本文选题：大型天线 + 同步起吊　； 参考：《合肥工业大学》2017年硕士论文

【摘要】：为了在地面测量大型星载可展开反射面天线的电性能从而指导天线的结构设计,需要进行天线的零重力悬挂式展开实验。实验前需将天线悬吊到指定高度,并保证其起吊精度要求。天线的电性能依赖于反射面表面的精度,而反射面表面精度易受天线自重的影响。因此,本课题设计一套大型天线同步起吊控制系统,通过悬吊的方式抵消掉天线的重力,使天线以指定的起吊精度运动到指定高度处。综合分析系统的特点及控制要求后,制定控制系统的总体方案。为了实现自动化的控制需求,系统采用PLC作为主控制器,触摸屏作为人机交互界面。触摸屏与PLC之间通过以太网进行通信,并控制伺服电机带动机械执行机构运转,实现系统的起吊功能。为保证起吊精度,系统采用伺服电机自带的编码器作为反馈元件,对天线的位置参数进行检测。PLC通过MODBUS通信读取检测信号,运算后将信号传递至触摸屏,再由触摸屏发送指令到PLC,控制机械执行机构运转实现系统的半闭环控制。通过触摸屏与PLC之间的以太网通信可以实现系统的远程控制。在总体方案的基础上,对系统的主控制器、触摸屏、电机驱动系统、反馈装置以及起吊装置等进行选型。设计控制系统的硬件电路,在此基础上设计触摸屏界面并制定PLC程序的整体框架。完成软硬件设计后,对控制系统进行硬件调试、软件调试以及实验室调试和现场调试。该天线同步起吊控制系统具有单点起吊、五点同步起吊和自动运行三种运行模式。通过触摸屏可以设置天线的起吊位移和速度等参数,同时显示系统的各种运行状态。
[Abstract]:In order to measure the electrical performance of a large spaceborne deployable reflector antenna on the ground and guide its structural design, a zero-gravity suspension expansion experiment is needed. The antenna should be suspended to a specified height before the experiment, and the lifting accuracy should be ensured. The electrical performance of the antenna depends on the accuracy of the reflector surface, which is easily affected by the antenna weight. Therefore, a large antenna synchronous lifting control system is designed in this paper. By means of suspension, the gravity of the antenna is offset, and the antenna moves to the specified height with the specified lifting precision. After analyzing the characteristics and control requirements of the system, the overall scheme of the control system is formulated. In order to realize automatic control, PLC is used as main controller and touch screen as man-machine interface. The communication between the touch screen and PLC is carried out by Ethernet, and the servo motor is controlled to drive the operation of the mechanical actuator to realize the lifting function of the system. In order to ensure the lifting accuracy, the encoder of servo motor is used as the feedback element. The position parameters of the antenna are detected. The signal is read by MODBUS communication, and the signal is transmitted to the touch screen after operation. Then the touch screen sends instructions to the PLC to control the operation of the mechanical actuator to realize the semi-closed-loop control of the system. Remote control can be realized by Ethernet communication between touch screen and PLC. On the basis of the overall scheme, the main controller, touch screen, motor drive system, feedback device and hoisting device are selected. The hardware circuit of the control system is designed. On this basis, the touch screen interface is designed and the whole frame of the PLC program is worked out. After the design of hardware and software, the hardware debugging, software debugging, laboratory debugging and field debugging of the control system are carried out. The antenna synchronous lifting control system has three operation modes: single point hoisting, five point synchronous lifting and automatic operation. The parameters of lifting displacement and speed of antenna can be set by touch screen, and all kinds of operating states of the system can be displayed at the same time.
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP273;TN820

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本文编号：1840399