卫星天线指向机构工程化技术与实验研究

admin · 发表于 2024-1-22 11:38:48

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卫星天线指向机构是通讯卫星和中继卫星等航天器的关键部件之一，也是制约卫星综合性能提高的主要技术瓶颈之一。论文以国家民用航天预研项目为背景，结合一种新结构的卫星天线指向机构的研制，开展了以指向机构控制工程化数字控制系统为基础的高精度指向技术与实验研究工作，对新型卫星天线指向机构系统的研制和应用具有重要的理论意义和工程价值。论文的研究内容包括：（1）介绍了永磁同步电机的工作原理，并建立了数学模型，为进一步研究指向机构高精度，大力矩控制方法提供了理论依据。（2）为明确指向机构指向精度提高的方法，以指向机构为对象进行了系统的精度分解，分析了其指向精度的影响因素，从轴系误差、减速器误差、测量误差、安装误差几个方面，研究了各项精度影响因素和计算方法，建立了指向精度的分析模型，为实现指向机构高精度定位提供了指导作用。（3）为提高系统的检测精度，分析了旋转变压器的角度解算原理，根据分析采用了模拟滤波、FIR滤波、改善解码方法、误差补偿等方法实现高精度测量。实验结果表明系统的测量误差小于20″，比原系统提高了30%。（4）针对卫星天线指向机构的航天应用高可靠性要求，以DSP（C31）和FPGA(Altera EPFFLEX10K30)作为控制器和运算器构建控制系统。通过DSP进行控制运算并且通过硬件描述语言构建各控制模块实现对外围器件的控制。系统所用器件都依据航天目录选择。运用此控制系统进行实验及测试，在带50kg•m2转动惯量的模拟负载时，输出力矩达到52Nm，指向误差小于55″且运动过程平稳，其结果表明该方案可行，并具有良好的控制性能。最后，进行了论文的总结和对下一步研究工作的展望。

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