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航天器有效载荷、天线驱动模拟器及试验台设计

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目录

航天器有效载荷、天线驱动模拟器及试验台设计

DESIGNS OF THE USEFUL LOAD OFTHE SPACECRAFT,THE AERIALMOTION SIMULATOR AND TESTPLATFORM

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪论

1.1 课题来源及研究的目的和意义

1.1.1 课题来源

1.2 国内外研究发展现状

1.2.1 仿真技术的发展概况

1.2.2 伺服控制系统的发展概况

1.2.3 滑模变结构控制的发展

1.3 论文主要内容

1.4 本章小结

第2章 模拟试验分系统设计

2.1 气浮平台设计

2.1.1 气浮平台设计与计算

2.1.2 测角器

2.1.3 力传感器

2.2 有效载荷运动模拟器的设计

2.2.1 机械结构设计

2.2.2 有效载荷运动部分设计

2.3 大型天线运动模拟器

2.3.1 机械结构设计

2.3.2 驱动部件选择

2.4 本章小结

第3章 运动模拟装置分析与建模

3.1 运动模拟器系统建模

3.1.1 转台驱动电机模型

3.1.2 系统模型参数

3.1.3 摩擦干扰力矩模型

3.2 控制器结构设计

3.2.1 运动模拟器控制系统结构设计

3.2.2 速度内环设计

3.2.3 位置环设计

3.2.4 带前馈的伺服控制设计

3.3 转台控制系统的仿真

3.4 本章小结

第4章 运动模拟系统的滑模变结构控制

4.1 滑模变结构控制原理

4.1.1 滑动模态与滑模变结构控制

4.1.2 滑模控制的鲁棒性

4.1.3 滑模控制的抖动与消除

4.2 滑模控制器设计

4.3 控制器仿真分析

4.4 本章小结

第5章 系统的工程实现

5.1 系统的总体方案

5.2 数字控制卡硬件设计

5.3 控制系统软件设计

5.3.1 软件总体结构

5.3.2 下位机人机界面功能设计

5.3.3 上位机人机界面功能设计

5.4 电磁兼容性设计

5.5 本章小结

结 论

参考文献

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

个人简历

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摘要

航天器的挠性附件、液体晃动和有效载荷、天线等的运动对其高精度定姿和稳定性带来了较大的影响。本文利用单轴气浮仿真试验台、有效载荷运动模拟器和天线运动模拟器构建了航天器运动模拟系统,研究了模拟试验系统的系统结构组成以及运动控制的软硬件,最后加以工程实现。
  本文首先设计了气浮台、有效载荷运动模拟器和天线运动模拟器结构,选择了主要元器件,并搭建了试验系统,实现对航天器上载荷和天线的运动模拟。对运动模拟器进行了建模和分析,建立了二轴转台形式的伺服被控对象模型,设计了控制系统的速度环和位置环,并根据要求,提出了带前馈的复合控制结构。针对运动模拟器的非线性模型,根据滑模控制的原理设计了基于指数趋近律的滑模控制器,消除被控对象的过程噪声和传感器噪声;克服了运动模拟器中电机摩擦力矩等带来死区、饱和等非线性环节的影响。最后设计了上位机、下位机结合智能伺服控制卡和模拟控制卡的三级控制方案,实现了模拟试验系统控制器的软硬件设计。三级控制结构所采用的数字控制卡实现伺服控制,大大提高了保证了控制系统的控制精度、实时性和可靠性。
  目前,本文的理论和电路都已投入使用,并通过用户验收,取得了良好的应用效果。

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