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基于ARM的便携式动中通天线控制系统设计

作　者: 童霏
导　师: 蔡征宇；曾勇
学　校: 南京理工大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: ARM μC/0S-Ⅱ 动中通 simulink 系统移植
分类号: TN820
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 32次
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内容摘要

卫星动中通具有抗干扰能力强、保密性高、传播距离远、能快速建立连接,且灵活机动的特点,使其在军事和民用领域得到广泛应用。天线控制系统是卫星动中通系统的重要组成部分,主要作用是调节天线精确跟踪卫星信号,保证动中通系统正常的工作。本文目的是为一款小型便携式平板动中通设计天线控制系统,该款动中通是军用的便携式动中通。通过具体分析该款便携式动中通的性能要求,给出了对该款便携式卫星动中通的天线控制系统的软件需求分析,硬件需求分析。在此基础上,提出了一种硬件设计基于ARM处理器为天线控制器核心,软件设计上借助μC/OS-Ⅱ操作移植的天线控制系统设计方案。本文重点在于研究天线控制系统的硬件设计和软件设计上,系统的硬件设计是通过分析便携式动中通的具体硬件性能要求,从而提出了便携式动中通天线控制系统的硬件结构框图。在此基础上,完成了器件选型,功能模块电路设计。系统的软件设计是通过分析便携式动中通的具体软件性能要求。通过具体实现μC/OS-Ⅱ操作系统移植,通过研究μC/OS-Ⅱ操作系统下应用软件编写规则与天线控制流程,给出了天线控制软件的任务规划和优先级设定,从而完成了天线控制系统的软件设计。本文的天线姿态控制器采用了神经网络自适应控制器与PD(比例微分)控制器相结合的方法,不同于一般的动中通系统采用的传统PID(比例微分积分)控制器。它利用神经网络具有的自组织,自学习特性,弥补PID控制器控制精度不足的问题。同时还对控制器进行理论分析,通过数据处理,进一步优化性能。为了印证该控制器的性能,本文还运用matlab的simulink工具,建立动中通模型,进行仿真实验。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-10
  1.1 选题背景和意义  7
  1.2 国内外发展状况  7-8
  1.3 课题任务  8-9
  1.4 论文安排  9-10
2 动中通天线控制系统软硬件设计需求  10-15
  2.1 动中通天线控制的基本原理  10
  2.2 动中通天线控制技术中的难点  10-11
    2.2.1 技术难点概述  10
    2.2.2 实时有效的姿态跟踪  10-11
    2.2.3 精确对准  11
  2.3 动中通天线控制系统设计的性能指标和要求  11-12
  2.4 动中通天线控制系统的硬件设计需求  12
  2.5 动中通天线控制系统的软件设计需求  12-13
  2.6 动中通天线控制系统的硬件系统框架,机械结构框架及软件架构  13-14
  2.7 本章小结  14-15
3 系统硬件电路设计  15-28
  3.1 ARM模块设计  16-17
  3.2 外围器件选择  17-20
  3.3 ARM处理器及外围电路设计  20-25
    3.3.1 时钟电路  20
    3.3.2 串口通信电路  20-21
    3.3.3 逻辑电平转换电路  21-22
    3.3.4 JATG调试接口电路  22
    3.3.5 电源管理  22-23
    3.3.6 电机驱动电路  23-25
  3.4 天线控制器的PCB图  25-27
  3.5 本章小结  27-28
4 μ C/OS-Ⅱ操作系统移植与对应软件设计  28-44
  4.1 μC/OS-Ⅱ操作系统  28-29
    4.1.1 μC/OS-Ⅱ的主要特点  28
    4.1.2 μC/OS-Ⅱ体系结构  28-29
    4.1.3 μC/OS-Ⅱ移植条件  29
  4.2 μC/OS-Ⅱ开发及系统软件开发工具介绍  29
  4.3 μC/OS-Ⅱ移植  29-35
    4.3.1 移植内容  29-30
    4.3.2 关于头文件includes.h和config.h仿真  30-31
    4.3.3 移植过程具体实现  31-35
    4.3.4 编写应用程序  35
  4.4 基于μC/OS-Ⅱ的天线对准平台软件设计  35-43
    4.4.1 云台控制系统工作流程  36-37
    4.4.2 初始指向  37-38
    4.4.3 初始搜索  38-39
    4.4.4 初始建立系统API函数  39
    4.4.5 μC/OS-Ⅱ内核任务管理  39-41
    4.4.6 消息邮箱通信机制  41-42
    4.4.7 系统任务规划与调度  42-43
  4.5 本章小结  43-44
5 天线姿态控制器设计与仿真  44-58
  5.1 控制系统框图  44-45
  5.2 天线姿态动力学模型  45-46
  5.3 天线姿态运动学模型  46-47
  5.4 微分比例模型  47-48
  5.5 自适应控制结构  48
  5.6 神经网络控制器  48-51
  5.7 控制器优化  51-53
  5.8 天线姿态控制模型仿真  53-57
    5.8.1 二阶姿态角参考模型  53
    5.8.2 天线姿态控制模型  53-54
    5.8.3 仿真实现和结果分析  54-57
  5.9 本章小结  57-58
6 总结与展望  58-60
致谢  60-61
参考文献  61-63

基于ARM的便携式动中通天线控制系统设计

内容摘要

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