基于复合控制技术的陆上移动卫星通信地球站设计与实现

摘要

本文研究的是捷联式两轴移动卫星通信地球站，它能够在汽车等动载体运动的情况下维持接收信号强度，完成传输数据、图像、语音等功能。由于本移动卫星通信地球站是两轴机械结构，无横滚轴，在载体运动的情况下需要由坐标转换将载体横滚方向的角度变化投影到地球站的方位和俯仰两个方向来补偿，对于这种情况在本文第四章第一节有详细的论述。
　　本系统的实际运行过程中，因为载体本身会运动，即载体具有扰动，为了保持信号强度，就需要利用伺服控制系统中的算法来隔离载体的扰动，达到稳定信号强度，传输数据的目的。伺服控制系统通过外围的传感器，包括陀螺、码盘、信标机、姿态航向参考系统来获得载体的运动姿态角和运动趋势，然后经过载体坐标系和地理坐标系的相互转换获知在地理坐标中天线的指向的变化，最后经过PID控制函数输出控制量，由驱动电路驱动电机带动天线转动，改变天线的指向，减小信号波动值。
　　为了方便以后维护软件，伺服控制软件采取模块化设计，主要分初始化模块，搜索模块，跟踪模块，中断模块，串口通信模块等，每个模块独立开发，测试时独立测试，最后将所有软件模块合成组成系统再最终测试系统性能。

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第一章 绪论

1.1课题研究背景

1.2国内外研究现状及研究意义

1.3论文内容安排

第二章 移动地球站自动跟踪中的数学原理

2.1坐标系的选择与建立

2.2坐标变换矩阵推导

2.3理论角度的计算

2.4 本章小结

第三章 移动地球站系统总体设计

3.1移动地球站组成单元

3.2 移动地球站硬件模块设计

3.3移动地球站软件模块设计

3.4 本章小结

第四章 移动地球站复合控制技术实现

4.1移动地球站系统数学建模

4.2 两种控制技术的融合

4.3 PID控制算法研究及实现

4.4 陀螺零点漂移的抑制

4.5 本章小结

第五章 移动地球站系统测试

5.1 系统测试环境

5.2 PID控制技术测试结果与分析

5.3 系统总体测试结果与分析

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文

致谢