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同步卫星用单摆镜式粗跟踪系统研究

作　者: 李小明
导　师: 张立中
学　校: 长春理工大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 单反射镜 粗跟踪系统 伺服控制
分类号: V556
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


为了满足同步卫星用激光通信光端机粗跟踪系统对重量的要求,本文在对激光通信粗跟踪系统调研的基础上,对常用激光通信粗跟踪系统的结构形式进行了对比和分析,提出了利用一面单反射镜对激光光轴进行调整的粗跟踪结构方案。并利用此结构对同步卫星用激光通信粗跟踪系统进行了轻量化设计,在满足系统技术指标的前提下使系统的重量得到了减轻,提高了系统的工作效率。同时采用多路闭环控制方法设计了粗跟踪系统的控制单元,使系统实现了对准、跟踪功能。分析和实验表明,本粗跟踪系统结构紧凑,整机的体积和重量均比传统结构有很大减小,轻量化效果显著。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-9
第一章 绪论  9-15
  1.1 课题背景及意义  9
  1.2 国内外研究现状  9-14
    1.2.1 国外研究现状  9-13
    1.2.2 国内研究现状  13-14
  1.3 课题研究内容  14-15
第二章 粗跟踪系统总体方案研究  15-24
  2.1 同步卫星介绍  15-16
  2.2 同步卫星位置及振动特性分析  16-19
    2.2.1 空间位置特性分析  16-17
    2.2.2 卫星振动特性分析  17-19
  2.3 粗跟踪系统在复合跟踪系统中的作用及其组成  19-20
    2.3.1 粗精复合跟踪系统  19
    2.3.2 粗跟踪系统的组成及工作原理  19-20
  2.4 系统主要技术指标分析  20-22
    2.4.1 跟踪范围分析  20-21
    2.4.2 跟踪精度分析  21-22
    2.4.3 跟踪速度分析  22
    2.4.4 跟踪带宽分析  22
    2.4.5 系统主要技术指标  22
  2.5 系统的误差分配  22-23
  本章结论  23-24
第三章 系统结构模型研究  24-33
  3.1 系统结构形式选择  24-26
    3.1.1 常用粗跟踪转台结构形式  24-25
    3.1.2 单反射镜式结构分析  25-26
  3.2 像旋转分析  26-30
    3.2.1 像旋转形成原因分析  26-28
    3.2.2 像旋引起的解算误差分析  28-29
    3.2.3 像旋转问题解决方法  29-30
  3.3 系统模型建立  30-31
  3.4 系统模型的桌面仿真  31-32
  本章结论  32-33
第四章 粗跟踪系统结构设计  33-48
  4.1 系统结构组成及工作原理  33-35
    4.1.1 系统组成  33-34
    4.1.2 系统工作原理  34-35
  4.2 系统详细结构设计  35-42
    4.2.1 总体结构设计  35
    4.2.2 反射镜尺寸设计  35-37
    4.2.3 反射镜架设计  37-39
    4.2.4 方位轴系设计  39-40
    4.2.5 俯仰轴系设计  40-42
  4.3 系统材料选择  42-44
    4.3.1 机械材料  42-43
    4.3.2 反射镜材料  43-44
  4.4 主要结构部件CAD仿真分析  44-47
    4.4.1 谐振频率分析  44-45
    4.4.2 轴系精度分析  45-46
    4.4.3 刚度及强度分析  46-47
  本章结论  47-48
第五章 跟踪控制系统研究  48-63
  5.1 跟踪控制系统总体方案设计  48-50
    5.1.1 电流环  49
    5.1.2 速度环  49
    5.1.3 位置环  49-50
    5.1.4 跟踪控制系统组成及原理  50
  5.2 电机及驱动电路设计  50-52
    5.2.1 电机的选择  50-51
    5.2.2 驱动电路的设计  51-52
  5.3 角度测量系统设计  52-54
    5.3.1 角度传感器的选择  52-53
    5.3.2 旋转变压器解算电路设计  53
    5.3.3 粗跟踪CCD的选取  53-54
  5.4 校正环节  54-58
    5.4.1 PID调节  54-55
    5.4.2 各环节传递函数  55-57
    5.4.3 控制系统模型  57-58
  5.5 光斑重心的跟踪算法  58
  5.6 粗跟踪系统工作流程  58-60
  5.7 跟踪系统仿真分析  60-62
  本章结论  62-63
第六章 结论与展望  63-64
  6.1 结论  63
  6.2 展望  63-64
致谢  64-65
参考文献  65-66

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中图分类: > 航空、航天 > 航天（宇宙航行） > 地面设备、试验场、发射场、航天基地 > 地面测量控制系统
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