机载微波辐射计伺服装置结构分析与控制方案研究

【摘要】微波辐射计利用一载荷舱承载天线、发射机、接收机、电源模块以及数据采集与系统控制等部组件，通过接收观测目标的自身辐射出的微波来获取目标信息。全极化微波辐射计主要实现方位回转和俯仰回转两个自由度的运动，以实现扫描工作。两自由度伺服转台装置是机载全极化微波辐射计装置中核心组成部分，它是实现辐射计扫描工作的平台。该伺服装置安装在飞机机腹下方的开口舱内，当飞机在高空飞行时完成对地面、海洋等目标的探测。因此，在工作过程中对伺服装置的随动精度和鲁棒性要求比较高。伺服转台性能的优劣直接影响微波辐射计工作的可靠性，它是保证整个辐射计扫描系统正常工作的基础。两自由度伺服转台装置整体结构主要分为四个部分，分别为整体控制单元、方位转台伺服机构、俯仰转台伺服机构和框架。整体控制单元主要通过FPGA实现。方位转台伺服控制系统和俯仰转台伺服控制系统通过直流电机、行星齿轮减速机实现驱动和传动；通过伺服驱动器、编码器和主控单元实现闭环控制。伺服系统主要由伺服控制器、角度（位置）传感器、伺服电机、天线驱动装置及与机载主控计算机相匹配的接口电路等组成。系统控制电路根据主控计算机发出的指令进行相应处理后对天线驱动装置进行控制，并将天线驱动装置运行状态数据及时反馈给主控计算机，同时要求系统的运行状态指标达到一定要求，系统能在一定环境下可靠工作。本文首先对该伺服装置的结构特性和运动特性做了详细的分析，了解其结构特性和运动特性是做控制系统必要的前提和基础。同时又对该伺服装置做了有限元分析，证明了伺服装置的结构设计合理性与工作可靠性。这些都为后续控制系统的设计建立了一个正确的理论基础。其次，本文在了解装置结构的基础上，对整个伺服装置的控制器进行了设计。主要针对逆系统建模方法、传统PID控制和模糊自适应PID控制算法进行了深入的研究。同时，对设计的控制器进行仿真实验，从而验证了控制策略的可行性。本文控制方案的创新之处一方面在于采用了逆系统建模理论与模糊自适应PID算法相结合的控制策略，并通过仿真分析进行了验证，另一方面在于把设计的控制器加以实验的验证，即：用一套由围绕DSP而设计的控制系统和缩小化、模型化的转台装置组成的实验设备，以较低的实验成本做完了整个实验，验证了控制方案的有效性，实现了理论与实践相结合。
【作者】贾东明；
【导师】邹青；唐可洪；
【作者基本信息】吉林大学，机械制造及其自动化，2014，硕士
【关键词】伺服转台；结构分析；逆系统；模糊自适应PID；

【参考文献】
[1]吴超,曹广忠.基于随机减量技术和Prony方法的低频振荡类噪声辨识[J].电力系统自动化,2013,08:53-58.
[2]叶闯.基于方向滤波的风向风速自记纸数字化算法[D].东北大学,通信与信息系统,2010,硕士.
[3]姚陈昀.基于USB接口的高清电子内窥镜系统设计[D].浙江大学,光电技术与仪器（专业学位）,2014,硕士.
[4]史春香.刘向《说苑》《新序》的人物形象研究[D].西南大学,中国古代文学,2013,硕士.
[5]刘斌,徐绯,季哲,王毅,谢伟.改进的复合材料斜接结构胶层应力半解析法[J].复合材料学报.
[6]高占凤.大型结构健康监测中信息获取及处理的智能化研究[D].北京交通大学,2010.
[7]蒋华平.可靠组播数据传送系统的若干关键技术研究及系统实现[D].浙江大学,计算机应用技术,2004,硕士.
[8]张琪.CCTV中国经济年度人物评选的社会性别问题研究[D].河北大学,新闻与传播,2014,硕士.
[9]张玮.解读伊恩·麦克尤恩笔下的病态人物[D].东北师范大学,英语语言文学,2012,硕士.
[10]李开炜.幼儿教师人格因素、职业倦怠和离职倾向的关系研究[D].湖南师范大学,应用心理学,2014,硕士.
[11]高国华,刘福才.天津市园林花卉的发展规划与经营战略[J].天津建设科技.1998(01)
[12]吕群.梅里斯达斡尔族区民族小学音乐教学现状调查[D].东北师范大学,学科教学,2012,硕士.
[13]白洋.郭店楚简中的儒家性情思想[D].安徽大学,中国哲学,2013,硕士.
[14]李芳菲.对健美操有氧舞蹈项目成套动作编排的技术分析[D].华中师范大学,体育教育训练学,2013,硕士.
[15]温胜男.六合螳螂拳技击特征研究[D].中北大学,民族传统体育学,2013,硕士.
[16]袁晓东.西安城隍庙历史街区保护与更新研究[D].西安建筑科技大学,建筑设计与理论,2004,硕士.
[17]王晓斌.深化我国商事登记制度改革研究[D].华南理工大学,公共管理（专业学位）,2014,硕士.
[18]付新.松辽盆地南部东部断陷带沙河子组地层特征研究[D].东北石油大学,矿物学、岩石学、矿床学,2013,硕士.
[19]冯玉增,侯新民.农业科研单位知识产权保护存在的问题及其对策[J].农业科研经济管理.2008(02)
[20]杨苹,郑木桂,周少雄,胡郴龙.适用于风力发电矩阵式变换器的改进双电压控制策略[J].电力系统自动化,2009,10:91-94.
[21]黄一刚（黄刚）.当前政府投资项目管理中的问题分析及对策研究[D].西南财经大学,工商管理,2003,硕士.
[22]王惠.自适应跟踪滤波计算机模拟研究[J].舰船科学技术.1991(06)
[23]杨亮.网格曲面的几种特征度量及其应用[D].浙江大学,应用数学,2014,硕士.
[24]喻辉,郭政,李霞.基于GO与基因表达谱挖掘特征基因功能类[J].生物信息学,2003,01:15-19.
[25]程红福.网络图书资源结构化管理研究[D].江苏科技大学,计算机软件与理论,2014,硕士.
[26]刘路路.基于三维模型的弹药智能工艺设计技术[D].沈阳理工大学,机械制造及其自动化,2012,硕士.
[27]王曦.岛屿在海洋划界中的效力[D].大连海事大学,法律,2013,硕士.
[28]万冀.商业银行对中小企业授信的风险管理研究[D].天津商业大学,金融学,2013,硕士.
[29]胡建.产品设计知识管理关键技术研究及实现[D].南京航空航天大学,2005.
[30]徐小莲.《科学》课程中探究式教学的理论与实践研究[D].上海师范大学,课程与教学论,2004,硕士.
[31]王佳佳.单次鼻腔给予胰岛素对异丙酚引起的tau蛋白过度磷酸化影响的实验研究[D].华中科技大学,神经病学,2013,硕士.
[32]袁春燕.上海移动集团客户营销及管理研究[D].上海交通大学,项目管理（专业学位）,2012,硕士.
[33]徐兴尧.科技新株绽花蕾[J].汽车维修.1995(01)
[34]杨宏.基于多工况某轿车车身耐撞性结构优化[D].吉林大学,车辆工程,2013,硕士.
[35]田杰.中国林业生产要素配置效率研究[D].西北农林科技大学,林业经济管理,2014,博士.
[36]王志齐.山东省南四湖内源污染分布特征研究[D].山东师范大学,自然地理学,2013,硕士.
[37]魏俊发.盘型多环芳烃的合成[A].中国化学会.中国化学会全国第十一届有机合成化学学术研讨会论文集[C].中国化学会:,2014:1.
[38]张丽梅.论夫妻共同财产的认定及处理[D].西南政法大学,法律（专业学位）,2012,硕士.
[39]罗丹.Web数据集成及多维分析模型研究[D].重庆大学,2003.
[40]曹莹.财政分权与地方政府经济增长竞争下的河流越界污染[D].复旦大学,西方经济学,2012,硕士.
[41]陈浩.基于数字化成像技术的链条缺陷图像检测方法的研究[D].华东理工大学,机械设计及理论,2014,硕士.
[42]何玉亭.共振瑞利散射技术在药物分析中的新方法的研究与应用[D].西南大学,分析化学,2014,硕士.
[43]贺少波.碳纳米管对消毒副产物三氯甲烷的吸附[D].哈尔滨工业大学,无机化学,2014,硕士.
[44]肖海涛.气调包装生鲜牛肉腐败菌生长模型的构建[D].上海海洋大学,食品工程,2013,硕士.
[45]田涛涛.羌归膝舒丸治疗膝关节骨性关节炎（寒凝血瘀型）的临床观察[D].湖南中医药大学,中医骨伤科学（专业学位）,2013,硕士.
[46]陈蔚.浅谈CD唱片封面设计中男女歌者的差异[J].美术教育研究,2014,14:74-75.
[47]王忠勇,蔡远利,李鹏,刘文江.一类非线性反馈控制系统的混沌运动及其控制[J].控制与决策,1997,S1:420-424+429.
[48]李萍.日语高技能创新人才培养的方法与途径[J].中国校外教育.
[49]吴执礼.微机温度控制器的试制[J].冶金自动化,1989,04:57-58.
[50]王冬.中国与东亚经济体垂直专业化分工影响因素研究[D].辽宁大学,国际贸易学,2012,硕士.