用于卫星通信的舰载天线稳定系统的设计及工程实现
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摘要
本文对用于舰载卫星通信的天线稳定系统进行了深入的研究，给出了舰载天线稳定系统的总体设计、硬件选型、控制模块设计和软件设计。重点分析了天线稳定控制系统的三轴补偿条件，提出了稳定系统抑止载体扰动的控制策略：对于横滚和俯仰系统采用前馈补偿的控制策略；对于方位系统，在以步进电机为驱动元件的特定条件下，研究了变控制周期的闭环反馈策略，同时成功将智能PID算法应用于实际系统，提高了系统的跟踪精度和响应快速性。系统调试表明，所研究的舰载天线稳定系统已达到预期的指标要求。
To satisfy communication with satellite in movement, ship-borne antenna stabilized tracking system is studied in this paper. The system design and system buildup are presented. After analyzing compensation conditions for 3-axis stabilization to overcome disturbance from ship surge, sway and yaw, two control strategies-feed-forward compensation and closed-loop feedback compensation-are given. These two strategies are applied to antenna stabilized tracking system with good performance. Intelligent PID is used in closed-loop feedback compensation to get high tracking precision and rapid response. Now, the ship-borne antenna stabilized tracking system has achieved anticipated requirements.
To satisfy communication with satellite in movement, ship-borne antenna stabilized tracking system is studied in this paper. The system design and system buildup are presented. After analyzing compensation conditions for 3-axis stabilization to overcome disturbance from ship surge, sway and yaw, two control strategies-feed-forward compensation and closed-loop feedback compensation-are given. These two strategies are applied to antenna stabilized tracking system with good performance. Intelligent PID is used in closed-loop feedback compensation to get high tracking precision and rapid response. Now, the ship-borne antenna stabilized tracking system has achieved anticipated requirements.
引文
1 胡寿松．自动控制原理．北京：科学出版社，2001
2 吴晓蓓，陈庆伟，胡维礼．系统辨识与自适应控制．南京：南京理工大学
3 陈伯时．电力拖动自动控制系统．机械工业出版社，1991
4 陈云龙．机电控制元件．南京：南京理工大学，1993
5 薛定宇．反馈控制系统设计与分析——Matlab语言应用．北京：清华大学出版社，2000
6 戴伏生．基础电子电路设计与实践．北京：国防工业出版社，2002
7 严武升，刘宏．舰载雷达三轴稳定跟踪的研究．西安电子科技大学
8 严武升，刘宏，过润秋．基于前馈补偿的舰载雷达三轴稳定跟踪的研究．西安电子科技大学学报．1998 Vo1．25 No．5
9 张秉华．机载视轴稳定跟踪伺服系统．嘉兴高等专科学校学报．2000．12 Vol．13 No．4
10 王小军，李殿璞，郑锦勇．顶空无盲区跟踪的舰载倾斜三轴雷达的研究．哈尔滨工业大学学报．2002．4 Vol．23 No．2
11 王小军，李殿璞，郑锦勇．舰载三轴雷达波束稳定跟踪的研究．哈尔滨工业大学学报．2002．2 Vol．23 No．1
12 赵会平．移动接收卫星电视的天线自动跟踪系统．广播与电视技术．2002 Vol．7
13 李士勇．模糊控制、神经网络控制和智能控制理论．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1996
14 韩曾晋．自适应控制．北京：清华大学出版社，1995
15 马扬．智能PID的仿真研究以及在交流伺服系统中的应用．[学位论文]南京：南京理工大学硕士论文，1997
16 杨静忠．小口径高炮伺服系统以及齿隙非线性研究．[学位论文] 南京：南京理工大学硕士论文，1999
17 Texas Instruments. MSP430×14×MIXED SIGNAL MICRO CONTROLLER, 2000
18 Texas Instruments. MSP430×1××Family User's Guide, 2000
19 IAR System. MSP430 ASSEMBLER, LINKER, AND LIBRARIAN Programming Guide.
20 IAR System. MSP430 C Compiler Programming Guide.
21 IAR System. MSP430 C-spy User Guide.
22 IAR System. MSP430 Windows Workbench Interface Guide.
23 Texas Instruments. MSP-EVK430S320 and MSP-EVK430S330 Evaluation Kit User's Guide.
24 Honeywell. HMR3000 Digital Compass Module User's Guide.
25 胡大可．MSP430系列Flash型超低功耗16位单片机．北京：北京航空航天大学出版社，2001
26 袁信．导航系统．北京：航空工业出版社，1993
27 汤薇烨．SINS/GPS组合导航．[学位论文]南京理工大学硕士学位论文．
28 以光衢．陀螺理论及应用．北京航空航天大学出版社．
29 谭浩强．C程序设计．清华大学出版社，1991
30 杨保民．现代控制理论．南京理工大学，1995
31 王卫军．车载寻北/稳瞄惯性组合平台的研究．[学位论文] 南京航空航天大学，1999
32 刘基余．全球定位系统原理及应用．测绘出版社，1993
33 房建成，申功勋．车载GPS/DR/地图匹配组合导航系统的自适应联合卡尔曼滤波模型．控制与决策，1999．9
34 刘勇，李泽莉，吕志清．CS6A-60型压电陀螺动态校零研究．压电与声光．2000．10 Vol22 No5
35 闫剑虹，史平彦．高精度天线伺服跟踪系统的工作模式及数字化实现．空间电子技术．
36 舰载雷达稳定平台数字伺服系统设计及其控制算法研究．[学位论文] 西安电子科技大学．
2 吴晓蓓，陈庆伟，胡维礼．系统辨识与自适应控制．南京：南京理工大学
3 陈伯时．电力拖动自动控制系统．机械工业出版社，1991
4 陈云龙．机电控制元件．南京：南京理工大学，1993
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9 张秉华．机载视轴稳定跟踪伺服系统．嘉兴高等专科学校学报．2000．12 Vol．13 No．4
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11 王小军，李殿璞，郑锦勇．舰载三轴雷达波束稳定跟踪的研究．哈尔滨工业大学学报．2002．2 Vol．23 No．1
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15 马扬．智能PID的仿真研究以及在交流伺服系统中的应用．[学位论文]南京：南京理工大学硕士论文，1997
16 杨静忠．小口径高炮伺服系统以及齿隙非线性研究．[学位论文] 南京：南京理工大学硕士论文，1999
17 Texas Instruments. MSP430×14×MIXED SIGNAL MICRO CONTROLLER, 2000
18 Texas Instruments. MSP430×1××Family User's Guide, 2000
19 IAR System. MSP430 ASSEMBLER, LINKER, AND LIBRARIAN Programming Guide.
20 IAR System. MSP430 C Compiler Programming Guide.
21 IAR System. MSP430 C-spy User Guide.
22 IAR System. MSP430 Windows Workbench Interface Guide.
23 Texas Instruments. MSP-EVK430S320 and MSP-EVK430S330 Evaluation Kit User's Guide.
24 Honeywell. HMR3000 Digital Compass Module User's Guide.
25 胡大可．MSP430系列Flash型超低功耗16位单片机．北京：北京航空航天大学出版社，2001
26 袁信．导航系统．北京：航空工业出版社，1993
27 汤薇烨．SINS/GPS组合导航．[学位论文]南京理工大学硕士学位论文．
28 以光衢．陀螺理论及应用．北京航空航天大学出版社．
29 谭浩强．C程序设计．清华大学出版社，1991
30 杨保民．现代控制理论．南京理工大学，1995
31 王卫军．车载寻北/稳瞄惯性组合平台的研究．[学位论文] 南京航空航天大学，1999
32 刘基余．全球定位系统原理及应用．测绘出版社，1993
33 房建成，申功勋．车载GPS/DR/地图匹配组合导航系统的自适应联合卡尔曼滤波模型．控制与决策，1999．9
34 刘勇，李泽莉，吕志清．CS6A-60型压电陀螺动态校零研究．压电与声光．2000．10 Vol22 No5
35 闫剑虹，史平彦．高精度天线伺服跟踪系统的工作模式及数字化实现．空间电子技术．
36 舰载雷达稳定平台数字伺服系统设计及其控制算法研究．[学位论文] 西安电子科技大学．