卫星地面站6米天线跟踪系统的研究

摘要

随着科学技术的不断发展，卫星在广播、通信、气象等方面表现出了很重要的价值。卫星通信已经成为现代化通信重要的手段，在商业和军事上得到了广泛的应用。卫星地面站6m天线是中小型收发天线中比较有代表性的一种。系统针对卫星地面站6m天线的跟踪的工程实际问题，研究了自适应组合控制算法在卫星地面站天线控制系统中的应用。
　　控制系统由天线控制单元ACU、天线驱动单元ADU、天线座架单元组成，利用拉格朗日原理，建立天线伺服系统动力学和运动学方程，并利用PID算法进行位置控制。根据过顶跟踪系统的工作特征，采用XYZ式天线，有效的避免了AE式天线过顶盲区现象。研究了天线控制单元、天线驱动单元、轴角编码单元等的原理组成以及硬件设计方案。为了提高跟踪系统跟踪精度和测角精度，研究了在跟踪环路中串联一阶惯性环节的PID算法和针对大型天线实际工作中的大角度数字引导的各种实际情况，应用自适应组合控制技术来控制跟踪系统，实际跟踪试验表明以上技术提高了系统的跟踪精度和稳定性能。利用CPLD采集17位码盘数据，可以保证了数据的实时性和准确性，降低了数据采集的误码率。给出仿真结果和RTL电路，时序仿真良好，现实验证和运用没有发现误码、延迟等现象，运行效果平稳。
　　本文采用三闭环，电流环、速度环和位置环。位置环路采用PID控制算法。论文最后研究了双极性PWM技术，提高了速度精度;功率器件选用IGBT来实现。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 自动跟踪系统发展概述

1．2 过顶跟踪系统的工作特征

1．3 卫星地面站电视收发天线研究背景

1．4 主要研究内容及方法

第2章 系统设计技术基础

2．1 卫星地面站系统构成

2．1．1 馈源

2．1．2 天线面

2．2 天线动力学模型

2．3 跟踪座架的数学模型

2．4 伺服系统控制方案设计及目标运动特性分析

2．4．1 伺服控制分系统

2．4．2 天线控制单元(ACU)

2．4．3 天线驱动单元(ADU)

2．5 本章小结

第3章 控制算法设计

3．1 跟踪控制系统结构框图

3．2 搜星算法

3．3 三维坐标

3．4 常规的PID算法

3．5 串联一阶惯性环节的PID算法

3．6 自适应组合控制算法

3．7 本章小结

第4章 基于CPLD的轴角采集

4．1 位置反馈测量元件的选择

4．1．1 旋转变压器

4．1．2 自整角机

4．1．3 码盘

4．2 CPLD介绍

4．3 本文轴角采集方法设计

4．4 本章小结

第5章 伺服动器设计

5．1 PWM脉宽调制的基本理论

5．2 系统组成及工作原理

5．2．1 功率因数的定义

5．2．2 开关频率的重要性

5．3 功率器件IGBT的选择

5．4 IGBT驱动电路的设计

5．5 IBGT保护电路的设计

5．6 速度环

5．7 本章小结

第6章 跟踪处理与捕获跟踪

6．1 跟踪处理单元

6．2 捕获与跟踪

6．3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的论文

致谢

个人简历