空間衛(wèi)星激光通信精瞄微定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研究.pdf

1、APT技術(shù)是中繼衛(wèi)星間鏈路技術(shù)中最核心的技術(shù)之一，分為捕獲，瞄準(zhǔn)，跟蹤三個(gè)部分。在這個(gè)方面我國和國外比存在著很大的差距，這個(gè)差距是由于我國開始研究激光鏈路技術(shù)比較遲，很多研究還都處于低水平的仿真仿真驗(yàn)證或者是一些關(guān)鍵技術(shù)的驗(yàn)證，同時(shí)也包括一些方法上的研究。而精瞄技術(shù)在瞄準(zhǔn)和跟蹤方面起到至關(guān)重要的作用，精瞄技術(shù)水平的高低是直接關(guān)系到星間鏈路穩(wěn)定的好壞以及通信能否正常的關(guān)鍵，現(xiàn)在不論是國外還是國內(nèi)都有大量的學(xué)者都在努力研究精瞄技術(shù)，因此對精

2、瞄技術(shù)進(jìn)行深入的研究非常有必要。
　　精瞄微定位系統(tǒng)屬于高精密高頻響系統(tǒng)，需要有很高的精確度以及很高的控制頻率和響應(yīng)速度。本文通過對精瞄偏轉(zhuǎn)鏡（FSM）及其功能進(jìn)行詳細(xì)介紹，闡述其在APT系統(tǒng)中的工作過程。在此基礎(chǔ)上，文章對精瞄微定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，精瞄微定位系統(tǒng)包括上位機(jī)，硬件電路，軟件程序，精瞄偏轉(zhuǎn)鏡。精瞄微定位系統(tǒng)上位機(jī)是用LABVIEW軟件設(shè)計(jì)，硬件電路設(shè)計(jì)部分重點(diǎn)對壓電陶瓷驅(qū)動模塊和位置檢測模塊進(jìn)行了介紹，壓電

3、陶瓷驅(qū)動模塊的好壞直接關(guān)系到壓電陶瓷能否正常工作以及快速充放電，位置檢測模塊的功能是檢測從壓電陶瓷內(nèi)電阻式應(yīng)變片組成的差動電橋電路反饋回的微弱電壓信號。文章將對精瞄偏轉(zhuǎn)鏡的結(jié)構(gòu)，工作原理進(jìn)行細(xì)致的講解，并計(jì)算壓電陶瓷的工作諧振頻率，為后面的控制做準(zhǔn)備。對于壓電陶瓷的遲滯，蠕變和受溫度影響大等非線性特性，本文對壓電陶瓷的遲滯曲線進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模，通過擬合遲滯曲線的方式建立起了模型，并通過壓電陶瓷的模型預(yù)測作為控制系統(tǒng)的前饋控制，以此來消除遲

4、滯非線性帶來的誤差，同時(shí)也對蠕變特性進(jìn)行了建模。然后本文對精瞄微定位系統(tǒng)的控制算法進(jìn)行詳細(xì)的描述，通過比較一般的控制算法包括簡單閉環(huán)控制和PID控制，提出了一種基于壓電陶瓷模型預(yù)測前饋的分段變速積分增量式PID控制算法。文章最后通過建立MATLAB模型仿真和采用實(shí)物驗(yàn)證的方式共同驗(yàn)證了本文提出的基于壓電陶瓷模型預(yù)測前饋的分段變速積分增量式PID控制算法在控制由壓電陶瓷制動器驅(qū)動FSM方面的優(yōu)越性。
　　精瞄技術(shù)是星間鏈路通信技術(shù)的