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车载“动中通”卫星通信地球站伺服控制系统的研究与设计

作　者: 梁佰祥
导　师: 谢继东
学　校: 南京邮电大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 车载卫星通信动中通伺服控制系统 PID控制 PID参数整定陀螺仪
分类号: TN927.21
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着人们对移动卫星通信需求的不断增长,车载“动中通”卫星通信地球站以其广阔的市场前景越来越受到人们的重视。“动中通”系统设计涉及到机械结构设计、硬件电路设计、软件设计、通信系统设计、伺服控制系统设计等。“动中通”系统的伺服控制系统涉及到自动控制理论、传感器技术、机械传动等多方面的理论知识,使得其研发难度较大,直接造成国内市场被国外品牌占据。出于自主知识产权和国家安全等方面考虑开发一种具备自主知识产权的车载“动中通”卫星通信系统已迫在眉睫,而解决此问题的关键就是伺服控制系统的设计。本文以实际参与研发的车载“动中通”卫星通信地球站为基础,结合以往的文献资料,对参与研发的车载系统的伺服控制系统进行研究、设计和调试。主要包括该系统的机械机构设计、通信系统设计、硬件电路设计,并结合伺服控制系统设计理论和车载系统的实际情况对该伺服系统的的执行元件、传感器件、PID控制算法、PID参数整定等各方面进行研究。通过选定适合的PID算法和PID参数整定修改PID参数得到最好的PID控制算法,并通过模拟摇摆台对天线系统的性能进行测试。目前,该系统已完成模拟摇摆台静止、方位轴单轴运动、俯仰轴单轴运动、方位轴和俯仰轴双轴运动中对星测试。测试结果表明,无论摇摆台静止或运动系统都能迅速的实现卫星搜索和跟踪。系统即将进行实际车体环境测试,估计能很快的实现企业化生产。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章绪论  8-12
  1.1 课题研究背景  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-10
  1.3 课题研究目的及应用前景  10
  1.4 论文内容安排  10-12
第二章车载系统总体设计介绍  12-21
  2.1 总体结构及组成  12-15
    2.1.1 天馈分系统  12-13
    2.1.2 收发分系统  13-14
    2.1.3 伺服分系统  14
    2.1.4 监控分系统  14-15
  2.2 天线机械结构选择  15-17
  2.3 天线跟踪方式  17-20
    2.3.1 手动跟踪  17
    2.3.2 自动跟踪  17-20
  2.4 本章小结  20-21
第三章车载伺服控制系统设计  21-44
  3.1 伺服控制系统简介  21-22
  3.2 伺服控制系统伺服电机的选择  22-27
    3.2.1 伺服电机选择依据  22
    3.2.2 直流电机的工作原理及组成结构  22-24
    3.2.3 直流伺服电机的选择  24-27
    3.2.4 车载伺服控制系统电机选择及校核  27
  3.3 伺服系统控制系统的传感器  27-29
  3.4 车载伺服控制系统中的传感器选择  29-35
  3.5 车载伺服控制系统中的控制单元  35-43
    3.5.1 伺服控制器选择  35-36
    3.5.2 外围芯片选择及电路设计  36-43
  3.6 本章小结  43-44
第四章伺服控制系统控制方案  44-70
  4.1 PID 控制器  44
  4.2 PID 控制原理  44-46
  4.3 经典PID 改进算法  46-51
  4.4 先进PID 控制算法  51-55
  4.5 车载伺服系统PID 控制算法  55-58
  4.6 PID 控制器参数整定  58-63
  4.7 车载伺服系统PID 控制器参数整定  63-68
  4.8 本章小结  68-70
第五章系统性能测试及分析  70-79
  5.1 伺服系统测试环境  70-72
  5.2 静止中对星测试  72-73
  5.3 单轴测试  73-76
  5.4 混摇测试  76-78
  5.5 测试结果分析  78
  5.6 本章小结  78-79
第六章总结与展望  79-80
参考文献  80-82
致谢  82

车载“动中通”卫星通信地球站伺服控制系统的研究与设计

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