ARM嵌入式系统在天线姿态伺服系统中的应用

摘要

论文源于对某型固定姿态干扰天线技术性能的改善。文中首先对现有固定姿态、不可测控的干扰天线的固有缺点进行了分析，说明了将这种天线改进为姿态可测、可控的天线的必要性。论文说明了可以将天线固定在一个双轴伺服机构上，通过两个轴的转动来实现天线的方位和俯仰姿态的调整。
　　随着计算机技术和微电子技术的飞速发展，涌现了各种各样的微处理芯片，这为嵌入式数字控制平台的设计提供了许多选择。论文对现有的几种通用嵌入式方案进行了分析比较，并结合干扰天线伺服系统的工作特点，选择了基于μC/OSⅡ的ARM嵌入式平台作为干扰天线伺服系统的处理单元。
　　干扰天线伺服系统控制的一大难点在于除干扰天线设备所处环境的温度变化范围大而要求系统应具有较好的鲁棒性以外，其所受的风力干扰变化幅度大且存在着很大的不确定性。因此，本文对相关的风力干扰进行了较深入的研究，并给出了相应的数学模型。为了克服这种干扰对天线伺服系统控制精度的影响，本文除考虑采用常规控制方法外，同时又考虑引进前馈补偿方法对系统进行设计，给出了设计参数，并用Matlab软件进行了仿真验证。仿真结果证明这种方法能够较大地提高系统的性能。
　　在第三章中，简单介绍了有关μC/OSⅡ操作系统工作原理方面的知识。根据所选择的ARM硬件平台，给出了μC/OSⅡ操作系统引导程序—Bootloader的编写方法；详细描述了μC/OSⅡ操作系统移植的步骤；对系统移植过程中出现的问题进行了分析，并给出了解决方法。
　　在第四章中，着重分析了数字控制器的功能及其数据通讯接口，给出了满足技术指标要求的硬件电路和软件设计方法。由于天线姿态伺服系统目前还不具备实验条件，因此在第五章中以某单轴实验转台为实验对象，对天线伺服系统的设计方案进行验证，这里主要完成了单轴转台测角系统的设计与调试及对转台的实时控制，并附有相应的程序代码。
　　通过对单轴转台控制软件的编写和实际调试，验证了所设计的硬件电路和所编写控制软件的正确性。同时也说明基于μC/OSⅡ的ARM嵌入式系统完全可以实现对天线伺服系统的控制。

目录

ARM 嵌入式系统在天线姿态伺服系统中的应用

ARM EMBEDDED SYSTEM’SAPPLICATION IN ANTENNAATTITUDE SERVO SYSTEM

摘要

Abstract

第1章绪论

1.1课题背景

1.2天线伺服系统的发展及现状

1.3 伺服系统的控制方案比较

1.4 论文的主要研究内容及安排

第2章 天线姿态伺服系统设计

2.1 天线姿态伺服系统分析

2.2 系统风力干扰的分析与建模

2.3 控制系统设计与仿真

2.4 前馈控制对系统的补偿

2.5 本章小结

第3章 ARM 嵌入式平台的构建

3.1 ARM S3C2410 处理器简介

3.2 μC/OSⅡ的内核结构和工作机制

3.3 Bootloader 引导加载程序

3.4 μC/OSⅡ在S3C2410 上的移植

3.5 本章小结

第4章 数字控制器功能分析及实现

4.1 数字控制器功能分析

4.2 数字控制器数据通讯关系分析

4.3 数字控制器的实现

4.4 本章小结

第5章 天线姿态伺服系统仿真实验

5.1 测角系统的设计与调试

5.2 数字控制器接口电路设计

5.3 实验及结果分析

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致谢