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车载雷达车座平台全自动调平系统的设计与实现

作　者: 陆作其
导　师: 单春贤
学　校: 江苏大学
专　业: 工程热物理
关键词: 自动调平高精度平台控制理论神经网络
分类号: TN959.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 295次
引　用: 3次
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内容摘要

本文主要研究高精度平台的调平控制系统,分析了其性能要求及其支撑系统,综合了一套集硬件与软件为一体的利用AT89C4051实现高精度平台的调平系统,实现了平台的快速、稳定、高精度的调平。本文主要有以下几个内容:首先,建立了高精度平台的静力学模型,分别在水平状态下和非水平状态下建模。分析了平台在两种状态下支腿受力与平台倾斜角、平台跨度等方面的联系。对几种调平策略进行比较分析,确定出本系统的调平方式——保持最高点不动的“追逐式”调平法。这种方法具有调平精度高、可靠性好、调平速度快等优点。通过比较三支腿调平方式与四支腿调平方式的差别,分析得到虚腿产生的原因,针对该问题提出了解决虚腿的方法,即通过调平前判断最低支腿,调平后充实最低支腿。该方法与传统的调平方式即针对每条支腿找实的优点在于,调平后只对一条支腿充实,维护好了平台调平后的水平状态,此时的微调不会对平台带来较大的变动。另外针对四条支腿按一定顺序来充实,该方式只需找实三条支腿,缩短了调平时间。其次对调平系统进行了分析、建模。利用神经网络对平台变形补偿,并在matlab下对该补偿进行仿真分析,得出该补偿方式及控制结构具有较高的控制精度、较快的收敛速度和一定的抗干性的优点。再次,根据系统设计要求、设计原则、技术指标的综合分析,确定选用基于C51单片机的机电式支腿控制系统,然后通过对系统的组成及原理进行分析,设计出总体调平方案。在该系统调平方案中,调平过程完全依赖于水平传感器与单片机的实时通信,这大大简化了系统的结构,为系统可靠运行奠定了基础。最后对系统软件设计部分编程,将讨论的算法、调平过程及原理编写到程序中,并进行整合、编译和链接。将生成的HEX程序文件下载到单片机中,在镇江金辰通信公司的试验台上实验。实验后证明系统满足了调平需求。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第一章绪论  11-21
  1.1 前言  11-12
  1.2 雷达天线车座调平系统结构  12-16
    1.2.1 机电式雷达天线车座调平系统结构  12-15
    1.2.2 液压式雷达天线车座调平系统结构  15-16
  1.3 国内外研究现状以及发展  16-19
  1.4 课题来源及本文的主要工作  19-21
    1.4.1 课题来源  19
    1.4.2 本文开展的意义和工作  19-21
第二章机电式车载天线车座平台建模  21-39
  2.1 概述  21
  2.2 车座平台静力学分析  21-26
    2.2.1 车座平台水平状态下的静态模型  22-23
    2.2.2 车座平台非水平状态下的静态模型  23-26
  2.3 平台支腿模型  26-28
    2.3.1 驱动电机传递函数  26-27
    2.3.2 减速器传递函数  27
    2.3.3 丝杆、丝母传递函数  27-28
    2.3.4 调平支腿传递函数  28
  2.4 调平平台水平角变化与调平支腿伸长量关系  28-29
  2.5 平台水平角精度模型  29-32
    2.5.1 三点式平台  30-31
    2.5.2 四点式平台  31-32
  2.6 调平策略研究  32-35
    2.6.1 “追逐式”调平法，最高点不动  32-33
    2.6.2 “追逐式”调平法，最低点不动  33
    2.6.3 “中心点不动”调平法  33-34
    2.6.4 “设定点不动”调平法  34-35
    2.6.5 角度误差调平法  35
  2.7 虚腿问题研究  35-38
    2.7.1 最高支腿的判断规则  36
    2.7.2 最低支腿的判断规则  36-37
    2.7.3 平台的调平方法  37
    2.7.4 调平后支腿测试性上升  37-38
  2.8 小结  38-39
第三章神经网络在自动调平控制系统中的应用研究  39-49
  3.1 概述  39-41
    3.1.1 神经网络的结构与类型  40-41
  3.2 神经网络误差补偿预测模型的建立  41-45
    3.2.1 网络结构  42-43
    3.2.2 GCAQBP学习算法的推导  43-45
  3.3 神经网络调平系统控制系统仿真  45-47
    3.3.1 神经网络工具箱  45
    3.3.2 控制系统仿真  45-47
  3.4 小结  47-49
第四章系统的总体设计方案  49-59
  4.1 概述  49-50
    4.1.1 系统设计要求  49
    4.1.2 系统结构选择  49-50
  4.2 几种系统结构的比较与选择  50-54
    4.2.1 力传感器结构  50-51
    4.2.2 超声波测距传感器结构  51-53
    4.2.3 红外传感器结构  53-54
  4.3 本系统结构与原理  54-58
    4.3.1 系统传感器  54-56
    4.3.2 控制器  56-57
    4.3.3 显示屏  57-58
  4.4 小结  58-59
第五章自动调平系统程序设计与实现  59-73
  5.1 概述  59
  5.2 汇编语言简介  59-60
  5.3 系统构成  60
  5.4 人机界面单元驱动程序设计与实现  60-67
    5.4.1 开机自检模块  60-61
    5.4.2 全自动调平界面  61-63
    5.4.3 半自动调平界面  63-64
    5.4.4 自动举升、自动收藏模块  64-66
    5.4.5 工作参数模块  66-67
    5.4.6 系统参数设置模块  67
  5.5 系统主控程序设计  67-72
    5.5.1 全自动调平处理程序  67-69
    5.5.2 在平面坐标中,各个方向偏高处理程序  69-70
    5.5.3 水平状态自动微调处理程序  70-71
    5.5.4 测试性上升程序  71-72
  5.6 小结  72-73
第六章调平系统的编译与设备  73-83
  6.1 概述  73
  6.2 程序编译与控制调试  73-75
  6.3 程序实验设备及其实验台介绍  75-79
    6.3.1 实验设备介绍  75-78
    6.3.2 实验台介绍  78-79
  6.4 实验方式与结果  79-82
  6.5 小结  82-83
第七章总结与展望  83-85
  7.1 全文总结  83-84
  7.2 工作展望  84-85
参考文献  85-89
致谢  89-90
攻读硕士学位期间发表的学术论文  90
攻读硕士学位期间的科研项目  90

车载雷达车座平台全自动调平系统的设计与实现

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